EP3627636A1 - Elektrische steckverbindung, baugruppenverbindung und leiterplattenanordnung - Google Patents

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EP3627636A1
EP3627636A1 EP18215544.0A EP18215544A EP3627636A1 EP 3627636 A1 EP3627636 A1 EP 3627636A1 EP 18215544 A EP18215544 A EP 18215544A EP 3627636 A1 EP3627636 A1 EP 3627636A1
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EP
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outer housing
connector
mating connector
electrical
connecting element
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Andreas Gruber
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Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH and Co KG
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    • H01R43/28—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors for wire processing before connecting to contact members, not provided for in groups H01R43/02 - H01R43/26

Definitions

  • the invention relates to an electrical plug connection, comprising a connecting element with a first electrical connector arranged at a first end and a first electrical mating connector, according to the preamble of claim 1.
  • the invention also relates to a mating connector and a connecting element.
  • the invention relates to a module connection for connecting a first electrical module and a second electrical module according to the preamble of claim 14.
  • the invention relates to a circuit board arrangement, comprising at least a first circuit board and a second circuit board according to the preamble of claim 16.
  • Electrical assemblies generally have electronic circuits which are implemented on printed circuit boards ("Printed Circuit Boards", PCBs) by interconnecting several electronic components. Frequently, several printed circuit boards are provided within a module in order to distribute a circuit spatially in a housing or an enclosure, for example, or to connect different modules of a module to one another. As a rule, this construction requires an electrical connection between the various printed circuit boards for signal and / or energy exchange. An electrical connection between different circuit boards may also be required, for example, if several electronic assemblies are to be connected to one another in a communication manner. Overall, there are many reasons to connect several electrical circuit boards together.
  • PCBs printed circuit Boards
  • coaxial connecting elements are often used for the transmission of signals for high-frequency technology, in order to ensure sufficient to ensure high signal quality.
  • a coaxial connector of the connecting element is connected to a mating connector mounted on a printed circuit board.
  • the mating connector is preferably soldered or pressed onto the circuit board and electrically connected to strip dividers of the circuit board.
  • a coaxial adapter also called “adapter”, connects the two coaxial connectors and thus bridges the distance between the two printed circuit boards in order to enable signal exchange.
  • the known coaxial connecting elements have an inner conductor and an outer conductor which is electrically insulated from the inner conductor by means of an insulating part or dielectric, which are each produced as turned parts.
  • the manufacture of the components by turning is usually necessary in order to achieve sufficiently good manufacturing tolerances and to enable an interference fit.
  • the connecting element is to be used for high-frequency technology, the requirements for the manufacturing tolerances are particularly high.
  • the present invention has for its object to simplify the construction and assembly of an electrical connector, in particular while maintaining electrical transmission properties suitable for high-frequency technology.
  • the invention is also based on the object of providing a corresponding mating connector and a corresponding connecting element of an electrical plug connection with an improved structure and simplified assembly.
  • the present invention is also based on the object of simplifying the construction and assembly of a module connection for connecting a first electrical module and a second electrical module, in particular while maintaining electrical transmission properties suitable for high-frequency technology.
  • the present invention is also based on the object of providing a printed circuit board arrangement which is particularly easy to assemble while maintaining electrical transmission properties which are suitable for high-frequency technology.
  • the object is achieved for the electrical connector by claim 1, for the mating connector by claim 11 and for the connecting element by claim 12. With regard to the assembly connection, the object is achieved by the features of claim 14 and with regard to the circuit board arrangement by the features of claim 16.
  • An electrical plug connection which has a connecting element with a first electrical plug connector arranged at a first end. Furthermore, the electrical connector has a first electrical mating connector.
  • the first mating connector has contact springs and the first connector has an electrically conductive outer housing with a first, at least partially annular contact area. The contact springs act on the outer housing via the first contact area in order to establish an electrical contact and a mechanical connection between the first connector and the first mating connector.
  • the first electrical mating connector is preferably designed as a mating connector of a first electrical assembly, preferably as a circuit board connector of a first electrical circuit board.
  • an at least partially annular contact area for example of a first, at least partially annular contact area or a second, at least partially annular contact area
  • this is to be understood as a contact area which preferably runs completely in a ring around the outer housing.
  • the contact area can also run only along an angular section or angular segment around the outer housing (partially in the form of a ring) or run around several angular sections distributed around the outer housing in a partially annular manner.
  • the outer housing can in particular be formed in one piece with the outer housing of the connecting element.
  • the first plug connector can also have an outer housing that is different from the outer housing of the connecting element.
  • the outer housing can be designed to be completely conductive or to be conductive only in sections.
  • the outer housing can also have electrically non-conductive components, for example.
  • contact springs can be provided within the scope of the invention, for example two contact springs, three contact springs, four contact springs, five contact springs, six contact springs, seven contact springs, eight contact springs or more contact springs.
  • the contact springs form a spring cage.
  • the contact springs it is not necessary for the contact springs to have a completely circumferential effect on the first contact area.
  • All contact springs preferably act on the first contact area in the same axial height plane, tolerances and / or assembly-related deviations possibly being possible.
  • the contact springs can also be referred to as “spring clips” or “outer conductor spring clips”.
  • the contact springs act on the first contact area such that the outer housing is subjected to an axial force acting along a longitudinal axis of the first mating connector, which presses the outer housing against an axial end stop of the first mating connector.
  • the contact springs are designed such that they are orthogonal to the first contact area and to a second, at least partially annular contact area of the outer housing, which is axially offset from the first contact area along a longitudinal axis of the connecting element Apply the radial force acting on the longitudinal axis of the first mating connector to the outer housing.
  • the longitudinal axis of the connecting element can preferably be an axis of symmetry of the connecting element.
  • the longitudinal axis of the first mating connector can preferably be an axis of symmetry of the first mating connector.
  • the axial force and / or radial force according to the invention can be a force component of the spring force of the contact springs.
  • the outer diameter of the first contact area widens in the direction of the first end of the connecting element.
  • this configuration of the first contact area can result in an axial force component or the axial force according to the invention in order to press the first plug connector or the connecting element against the end stop.
  • the contact springs are designed in such a way that they act on the outer housing via the second contact area.
  • the first contact area and / or the second contact area can have an outer diameter that is constant in the axial direction, for example cylindrical. It can then be provided, for example, to achieve the self-centering function of the connecting element by radial contacting in a cylindrical area if the contact areas and the contact springs are each arranged axially offset.
  • self-centering of the connecting element or the first connector of the connecting element can be provided in the first mating connector. Because of this self-centering, the “catch area” (also referred to as receiving area or insertion area) for the first connector can be reduced in size in the first mating connector and the entire first mating connector can thus be made more compact.
  • the contact springs, the first contact area and / or the second contact area are formed, that the contact springs apply a radial force component and an axial force component to the outer housing in such a way that the longitudinal axis of the first connector is closed aligns the longitudinal axis of the first mating connector in parallel.
  • the parallel alignment of the longitudinal axes of the first connector or of the connecting element and of the first mating connector can lead to an orthogonal alignment of the connecting element on the end stop.
  • a centering ie. H. a compensation of a lateral offset of the longitudinal axes of the first connector and the first mating connector and / or an orthogonal alignment of the longitudinal axis of the connecting element to the end stop or a parallel alignment of the longitudinal axes of the connecting element and the first mating connector, d. H. a compensation of a tilt or an inclined position of the first connector in the first mating connector should be understood.
  • the longitudinal axes of the connecting element and the first mating connector are preferably aligned concentrically or coaxially.
  • Self-centering according to the invention can also only be understood to mean an improvement in the position and / or position of the first connector in the first mating connector, as a result of which the longitudinal axis of the connecting element and the longitudinal axis of the mating connector at least approach one another.
  • the invention can be suitable for at least reducing an offset of the first connector in the first mating connector and / or an inclination of the first connector in the first mating connector.
  • a tolerance-related offset of the first connector can remain in the first mating connector and / or a tolerance-related inclination of the first connector can remain in the first mating connector.
  • the longitudinal axes of the connecting element and the first mating connector preferably run coaxially after the self-centering according to the invention.
  • the first mating connector has a mating connector housing with a funnel-shaped insertion area for the first connector.
  • a funnel-shaped insertion area in particular a conical receptacle for the first plug connector, can further simplify the assembly of the electrical plug connection.
  • a "blind" insertion of the first connector into the first mating connector can be made possible.
  • the diameter of the insertion area and thus the diameter of the entire mating connector housing can be reduced due to the self-centering of the first connector in the first mating connector according to the invention.
  • the contact springs form two groups which are axially offset along the longitudinal axis of the first mating connector and are arranged such that the first group of contact springs can act on the outer housing via the first contact area, and the second group of contact springs can act on the outer housing via the second contact area.
  • the contact springs are mechanically prestressed in the first mating connector.
  • the contact springs can thus be steered ahead of time before the first connector is inserted into the first mating connector.
  • Preloading the contact springs can be particularly advantageous if the outer diameter of the first contact area widens in the direction of the first end of the connecting element, since the first end of the connecting element which is thereby broadened has a greater radial deflection of the contact springs and thus a higher plug-in force compared to a conventional one Connection element conditional.
  • the preload of the contact springs can be helpful. In this way, the surface areas of the individual contact springs that axially touch the end face of the connecting element or the first end of the connecting element during the plugging process can be reduced. The inventor has recognized that this fact alone can advantageously already reduce the insertion force of the connecting element.
  • the mating connector housing has a collar which projects into the first mating connector and which is designed as a system for the contact springs in order to mechanically prestress the contact springs.
  • the collar or collar of the mating connector housing can preferably run completely in a ring shape. However, it can also be provided that the collar rotates only partially in the form of a ring or distributed along at least one angular section, in particular in the radial sections in which the contact springs are located in the first mating connector.
  • the contact springs can be preloaded individually, in any group or together on a completely encircling collar.
  • the collar of the mating connector for pretensioning the contact springs can preferably form the funnel-shaped insertion region.
  • a metallic clamping device or a metallic collar is preferably provided in order to preload the contact springs.
  • the pretensioning of the contact springs can be advantageous since the catch area or the insertion area of the mating connector (i.e. in particular the area from the contacting level to the end of the contact springs) can be made shorter.
  • the "tensioning device" used for the pretensioning in particular the generally cup-shaped collar of the mating connector housing, can take on the main task of the insertion area or catch funnel.
  • the axial length of the contact springs or a spring cage can be shortened due to the reduced insertion area or catching area.
  • the resilient area of the contact springs can also be reduced.
  • a funnel-shaped insertion area can also provide protection against contact for the contact springs and / or for an inner conductor spring cage of the mating connector.
  • a collar of the mating connector housing for pretensioning the contact springs can be advantageous on the one hand, since a collar can be implemented in a technically simple manner by reshaping the free end of the mating connector housing and a suitably designed collar can simultaneously serve to form the funnel-shaped insertion area for the first connector.
  • the mechanical pretensioning of the contact springs may require a smaller additional deflection of the contact springs compared to the case without pretensioning when the first connector is inserted into the first mating connector, whereby the required contact force can nevertheless be achieved.
  • a spring cage or contact springs with a higher spring elasticity can advantageously be used as a result.
  • the contact springs can in particular be preloaded in the assembled state in the first mating connector in order to be able to use contact springs with a flatter spring characteristic.
  • This can have some advantages.
  • the resilient area of the contact springs or the contact area in the first mating connector can be shortened be what can minimize the installation space.
  • the spring material is stressed less, which is why a cheaper spring material can be used.
  • the contact springs have to be expanded less when the first connector is plugged together with the first mating connector, as a result of which the insertion area of the contact springs can be made shorter, which in turn can reduce the installation space.
  • the insertion area of the contact springs can also shorten the catch funnel or funnel-shaped insertion area of the first mating connector.
  • the contact springs are formed from a material with a low modulus of elasticity, in particular from a material with an elastic modulus of 200 GPa or less, preferably 150 GPa or less, particularly preferably 100 GPa or less.
  • brass, spring bronze or copper beryllium can be provided as the material for forming the contact springs.
  • a higher spring elasticity can be achieved by using an appropriate material.
  • another advantage of a softer spring material is that it is cheaper.
  • the contact springs are slotted, in particular slit lengthways.
  • a corresponding geometry and, if necessary, an additional slitting of the contact springs can also provide contact springs with a higher spring elasticity.
  • the outer diameter of the first contact region widens conically, in particular linearly, convexly or concavely, in the direction of the first end of the connecting element.
  • the first contact area can thus in particular also be curved, for example concave or convex.
  • the self-centering according to the invention can preferably be achieved by contacting the contact springs on a cone, as a result of which an axial force component can be provided, which the connecting element for example against an axial end stop, in particular presses an axial end stop formed by an insulating part into the mating connector and thereby straightens it up.
  • the type of widening of the outer diameter of the first contact area is not important according to the invention.
  • a linear expansion of the outer diameter is preferably provided. In principle, however, any curve shape can be provided to expand the outer diameter of the first contact area.
  • the first mating connector has an insulating part which, when the first connector is plugged together with the first mating connector, at least partially penetrates into the outer housing of the first connector.
  • the connecting element has one or more inner conductors guided inside the outer housing.
  • the at least one inner conductor can penetrate a receptacle of the insulating part and, if appropriate, mechanically and electrically contact a contact element of the first mating connector received within the insulating part.
  • the insulating part forms a collar pointing in the direction of the outer housing in order to center the outer housing in the first mating connector.
  • the collar or collar of the insulating part can in particular be formed on the free end of the insulating part, which faces the connecting element.
  • a completely annular collar is preferably formed on the insulating part.
  • a collar can also be provided, which only runs around the insulating part in the form of a partial ring or distributed along at least one angular section.
  • the collar of the insulating part can serve in particular to prevent asymmetry between the first connector of the connecting element and the first mating connector and to ensure concentricity between the first connector and the first mating connector.
  • the collar of the insulating part enables a spacing of the longitudinal axes of the connecting element and the first mating connector to be avoided or at least reduced.
  • a collar at the distal end of the insulating part enables symmetry to be achieved, which makes it possible for all contact springs with the distal ends of the first connector to no longer contact the tensioning device or the collar of the connector housing that serves to pretension the contact springs. In this way, a second signal path on the outer conductor side via the mating connector housing or its collar can be prevented, which would otherwise form a self-contained signal path in the manner of a coil or inductance via the signal path of the contact springs.
  • the collar of the insulating part can prevent the excitation of undesired harmonics of a high-frequency signal and the electrical plug connection is particularly suitable for use in high-frequency technology.
  • the collar on the insulating part can prevent or at least minimize the radial movement of the connecting element or a radial or lateral offset between the longitudinal axis of the connecting element and the longitudinal axis of the first mating connector when the first connector and the first mating connector are in the assembled state. This can be advantageous in order to prevent the undesired contact between the free end of the contact springs and the mating connector housing or the outer housing.
  • the insulating part forms the axial end stop for the first connector in the first mating connector.
  • the invention also relates to a mating connector (the "first mating connector") for an electrical connector described above and below.
  • the invention relates to a connecting element for an electrical plug connection according to the above and following explanations.
  • a high electromagnetic compatibility of the connecting element can be provided.
  • the connecting element according to the invention can be particularly suitable for the transmission of electrical signals up to 8 GHz or more.
  • the connecting element is designed to connect a first electrical assembly to a second electrical assembly and has a rigid, tubular outer housing made of an electrically conductive material and an electrical cable guided in the outer housing along a longitudinal axis of the outer housing.
  • the longitudinal axis of the outer housing runs coaxially with the longitudinal axis of the inner conductor or coincides therewith.
  • the longitudinal axis can also be defined by the fact that this is the axis that results when the focal points of the cross-sectional areas of the outer housing are connected to one another.
  • the outer housing preferably encases the electrical cable in a tubular shape.
  • the connecting element can preferably be coaxial in such a way that the longitudinal axes of the electrical cable and the outer housing lie on one another.
  • the outer housing does not have to be completely closed around the electrical cable and can also carry the electrical cable within itself within the meaning of the invention if it has recesses, in particular bores and / or slots.
  • the electrical cable has at least one inner conductor and a dielectric enveloping the at least one inner conductor.
  • the dielectric enveloping the at least one inner conductor can in particular also be a cable sheath.
  • the electrical cable may preferably also be a "blank cable", i.e. H. deal with an unfinished electrical cable in which at least one inner conductor was first overmolded with a covering dielectric - after which potentially further manufacturing steps are dispensed with.
  • it can be a blank of a coaxial cable in which a coaxial outer conductor (e.g. a cable shield braid and / or a shielding film) and a cable jacket have not yet been mounted on the dielectric enveloping the inner conductor.
  • a coaxial outer conductor e.g. a cable shield braid and / or a shielding film
  • any dielectric with one or more inner conductors running therein, which are sheathed by the outer housing.
  • the inner conductor and / or the dielectric can be produced as a turned part (s).
  • At least a section of the outer housing is shaped along the longitudinal axis in such a way that the electrical cable is fixed in the outer housing.
  • the connecting element can consist of any tubular outer housing that can be produced and a commercially available electrical cable or cable blank accommodated in the outer housing, in contrast to the known rotated connecting elements of the prior art, it can be produced inexpensively.
  • the connecting element can thus be particularly suitable for mass production. In the context of the invention, however, the connecting element can also be a turned part.
  • the outer housing is reshaped according to the development, i. H. can be brought into another shape plastically in a targeted manner without removing or adding material from the outer housing, a high mechanical holding force of the electrical cable can be provided in the outer housing, despite any high manufacturing tolerances of the outer housing and / or the electrical cable. It is thus possible in particular to use an outer housing and / or an electrical cable which has comparatively large manufacturing tolerances, since a corresponding play between the outer housing and the electrical cable can be compensated for by the subsequent reshaping.
  • the electrical adaptation for the transmission of signals in the high-frequency range can be optimized if necessary.
  • the connecting element can be used advantageously in particular for the transmission of electrical signals in high-frequency technology.
  • the connecting element can be suitable for any signal and / or energy transmission in the entire electrical engineering.
  • the connecting element can preferably be suitable for the mechanical and electrical connection of two printed circuit boards.
  • the connecting element can also be provided for the mechanical and electrical connection of other electrical or electronic assemblies, for example for the connection between control devices, filters, antennas or other modules to one another.
  • the invention is described below for the electrical and mechanical connection of two printed circuit boards.
  • the term “printed circuit board” can readily be referred to and arbitrarily substituted by a person skilled in the art for any electrical or electronic assembly.
  • the outer housing of the connecting element can serve as the outer conductor of the connecting element in the transmission of electrical signals by means of the inner conductor of the electrical cable between the printed circuit boards.
  • the outer housing has a first connector at a first end and a second connector at a second end for connection to a respective mating connector of an electrical assembly, in particular a printed circuit board.
  • the plug connectors at the ends of the outer housing can also be formed by expanding the ends of the outer housing and thereby forming a plug connector.
  • the inner conductor (for example of the electrical cable) may protrude from the dielectric in a front section suitable for contacting, starting from the ends, or the dielectric may be removed in this front section.
  • the plug connectors at the respective ends of the outer housing can also be referred to as “heads” of the connecting element and the area lying between the plug connectors as “adapters”.
  • the connectors formed at the ends of the outer housing can be designed as interfaces for connection to any other connector or mating connector.
  • the connectors at the ends of the outer housing are preferably round and coaxial.
  • the connecting element can be mechanically and electrically connected to the corresponding printed circuit board (or any other electrical assembly).
  • the connecting element, the outer housing and / or the inner conductor can also be passed through a recess in at least one of the printed circuit boards and, for example, fixed or connected on the side of the printed circuit board opposite the entry side.
  • the inner conductor and / or the outer housing of the connecting element is directly connected to the by soldering, crimping, pressing or other connection technology to connect the respective circuit board or an electrical component, a strip conductor or a solder pad.
  • soldering, crimping, pressing or other connection technology to connect the respective circuit board or an electrical component, a strip conductor or a solder pad.
  • the use of a plug connection on the one hand and a direct connection on the other hand can also be provided.
  • the specific connection technology is not important in the context of the invention. However, the use of connectors and mating connectors is particularly advantageous.
  • the connecting element can thus in particular be connected in an electrically conductive manner with a first end to a first printed circuit board and with a second end to a second printed circuit board in order to form an electrical path.
  • the electrical path can be used for the transmission of electrical signals, in particular high-frequency signals, and / or for electrical energy transmission.
  • the first plug connector and the second plug connector are preferably configured differently from one another.
  • the outer diameter of the first contact area of the first plug connector widens in the direction of the first end of the connecting element, whereas the outer diameter of the first contact area of the second plug connector remains constant, for example, runs cylindrically towards the second end of the connecting element.
  • the electrically conductive material of the outer housing is non-magnetic.
  • the electrically conductive material of the outer housing is preferably formed from a non-magnetic metal, particularly preferably from brass.
  • non-magnetic refers to a material on which a magnetic field has almost no or no effect.
  • the property of negligible magnetic influence is sometimes referred to as “non-magnetic” or “non-magnetic”. It is preferably a non-ferromagnetic material.
  • non-ferrous metals or non-ferrous metals in particular brass or tin bronze
  • other materials in particular non-magnetic or weakly magnetic metals, for example also various stainless steels, can also be provided.
  • the electrical cable and / or the connecting element is formed concentrically and preferably from exactly one inner conductor and a dielectric which forms the cable sheath.
  • An electrical cable can also be provided which, in addition to an inner conductor, also has an outer conductor, the inner conductor and the outer conductor being separated by an insulator, and the electrical cable also having a cable sheath enveloping the outer conductor or the "dielectric" according to the invention.
  • a concentric structure is particularly suitable for use in high-frequency technology.
  • the electrical cable and / or the connecting element has at least one pair of inner conductors for differential signal transmission.
  • the inner conductor pairs can in particular run in a twisted manner along the longitudinal axis of the connecting element or the cable (in the manner of a "twisted pair” cable). However, the inner conductor pairs can also be guided in parallel ("parallel pair").
  • the respective inner conductors can each be individually insulated from one another, in particular surrounded by a respective insulator.
  • the dielectric according to the invention can then envelop the entire number of inner conductors, for example in the manner of a cable sheath.
  • a single pair of inner conductors or several pairs of inner conductors, for example two, three, four or even more pairs of inner conductors, can be provided for differential signal transmission.
  • a plurality of sections of the outer housing are formed along the longitudinal axis of the outer housing, wherein the sections can be arranged distributed along the longitudinal axis and / or radially on the outer surface of the outer housing, for example in the manner of notches.
  • the outer housing is reshaped along exactly one continuous section of the outer housing.
  • a uniform shaping and in particular a shaping of a longest, contiguous section can be advantageous in order to transmit the electrical signals without interference, in particular without reflection.
  • securing or mechanical fixing of the electrical cable by means of notches can represent an electrical fault, which can be avoided as best as possible by reshaping a single section, which preferably extends between the plug connectors of the connecting element.
  • the at least one coherent section, along which the outer housing is formed extends at least along 50% of the total length of the outer housing, preferably at least along 75% of the total length of the outer housing, particularly preferably at least along 90% of the outer housing Total length of the outer housing and very particularly preferably extends completely or over the full length between the connectors of the outer housing.
  • the at least one contiguous section preferably occupies along the entire length of the outer housing, can be achieved by a single contiguous section or else distributed over several sections. However, the formation of a coherent individual section is preferred.
  • the section along which the outer housing is formed preferably extends centrally between the plug connectors of the outer housing or centrally between the two ends of the outer housing.
  • connection element that is as free of interference as possible and thus particularly suitable for high-frequency technology
  • a transition region with a variable outer diameter can be provided between the plug connectors, in particular round plug connectors with a first diameter, and the deformed section of the outer housing with a second diameter.
  • the at least one section of the outer housing is shaped in such a way that the cross section of the Outer housing in the deformed portion has a circumference that is not circular.
  • the basic shape of the tubular outer housing or its cross section is preferably round or the circumference forms a circle (also referred to as a circular edge) and is brought into a different shape by the shaping at least in the at least one section.
  • a round geometry or a circular circumference is particularly suitable for use in high-frequency technology due to the uniform distance between the wall of the outer housing and the inner conductor, which is why a round basic shape can be particularly preferred as a starting point for the outer housing.
  • the cross section in the deformed section has two, three, four, five, six or more angular segments distributed uniformly along the circumference with the same, preferably constant radius and / or the same arc length.
  • the angular segments distributed along the circumference have the same radius and / or the same arc length.
  • the angle segments preferably have a constant radius.
  • the radius of the angle segments can also be variable along the circumference of the angle segment, for example following an elliptical shape.
  • angle segments have the same radius, preferably a constant radius and the same arc length.
  • the connecting element in the at least one section is brought into a shape which has a cross-sectional geometry in which the angle segments have excellent high-frequency transmission properties due to the coaxiality.
  • (compensation) angle segments can be provided, which the at the displaced mass from the angular segments with the same radius and the same arc length. It has been shown that the (compensation) angle segments only negligibly impair the electrical transmission properties of the connecting element.
  • the fixing of the electrical cable with the aid of the angle segments, which each have the same radius and the same arc length results in a high holding force, enables simple production and, as already stated, has excellent high-frequency transmission properties.
  • Exactly three angular segments distributed along the circumference are preferably provided with the same, preferably constant radius and the same arc length, between which (compensation) angle segments are formed.
  • the angle segments are preferably of identical design and have an identical, constant radius and the same arc length. However, it is also possible for the angle segments to have only the same constant radius or the same arc length.
  • the angle segments have an identical, but not constant, radius.
  • the angle segments can have a course along their arc length or the circumference occupied by them, which does not correspond to a constant radius.
  • an elliptical course or another course can be provided.
  • the angle segments have different courses along the circumference or along the arc, that is to say that for example some of the angle segments have a constant radius and another part have a variable radius.
  • the different angle segments are arranged symmetrically, for example in such a way that the angle segments are arranged alternately with different courses.
  • the angle segments are arranged in pairs in such a way that two identical angle segments are always opposite each other in mirror image.
  • the angle segments can also have different arc lengths, the angle segments preferably in turn being arranged symmetrically, for example in such a way that angle segments with different arc lengths are arranged alternately and / or that angle segments with identical arc lengths are arranged in pairs and are arranged in mirror image around the longitudinal axis of the connecting element.
  • the at least one section of the outer housing is shaped in such a way that the cross section of the outer housing in the shaped section corresponds to an equal thickness, preferably a Reuleaux triangle.
  • a "constant thickness” is a curve with a constant width, the closed line of which always touches all four sides in every position within a corresponding square.
  • a geometry of the same thickness can produce particularly good electrical properties, since regions with a precise distance from the inner conductor can ensure suitable electrical adaptation.
  • the volume fluctuation of the insulating part or the dielectric and the diameter fluctuation of the outer housing can be compensated for without unduly distorting the electrical adaptation.
  • a constant thickness with a higher number of side surfaces than a Reuleaux triangle can also be provided.
  • a uniform thickness with four, five, six, seven, eight or even more side surfaces can be provided.
  • an equal thickness with only two side surfaces can also be provided, similar to an ellipse.
  • this geometry is usually not preferred.
  • the outer housing is formed by stamping or pressing or rolling.
  • the connecting element it can be provided in particular that if the outer housing is stamped or rolled radially in the section or sections at three uniformly equidistant angular distances along the circumference, three circumferential sections spaced apart from one another with the same, preferably constant, circumferential sections Radius and the same arc length are formed.
  • Three embossing jaws or embossing dies are preferably used, which convert the originally round cross-sectional geometry of the outer housing into the same-thickness cross-sectional geometry, in particular the Reuleaux triangle, in a corresponding embossing or pressing process.
  • a connecting element with a cross-sectional geometry can be provided, which has a coaxiality in at least three angle segments, ie. H. Angle segments with a constant radius.
  • the connecting element can have excellent transmission properties for high-frequency technology. The slightly deteriorated coaxiality in the other segments then only negligibly deteriorates the electrical performance of the entire connecting element.
  • the total diameter of the connecting element in the section formed along the longitudinal axis of the connecting element can be, for example, 2 to 8 mm, preferably 2.5 to 4 mm, particularly preferably approximately 3 mm.
  • the diameter of the electrical cable can be, for example, 1 to 7 mm, preferably 1.5 to 2.5 mm, particularly preferably approximately 1.8 mm.
  • the diameter of the inner conductor can be, for example, 0.5 mm to 1 mm, preferably approximately 0.7 mm.
  • the length of the connecting element can be, for example, 7 to 60 mm, preferably 7 to 20 mm, particularly preferably about 10 mm. In principle, however, the person skilled in the art can design the dimensions of the connecting element as desired, in particular with regard to the respective application and the distance between the printed circuit boards or electrical assemblies to be connected.
  • the invention further relates to a module connection for connecting a first electrical module and a second electrical module, comprising a connecting element with a first connector arranged at a first end and a second electrical connector arranged at a second end.
  • the assembly connection also has a first mating connector and a second mating connector, the mating connectors being designed for connection to the connectors of the connecting element and for connection to an electrical assembly in each case.
  • a plurality of module connections can also be provided for connecting the first electrical module to the second electrical module.
  • the first mating connector contact springs and the first connector has an electrically conductive outer housing with a first, at least partially annular contact area.
  • the contact springs act on the outer housing via the first contact area by one establish electrical contact and a mechanical connection between the first connector and the first mating connector.
  • the contact springs act on the first contact area in such a way that the outer housing is subjected to an axial force acting along a longitudinal axis of the first mating connector which presses the outer housing against an axial end stop of the first mating connector.
  • the contact springs are designed such that they are orthogonal to the first contact area and to a second, at least partially annular contact area of the outer housing, which is axially offset from the first contact area along a longitudinal axis of the connecting element Apply the radial force acting on the longitudinal axis of the first mating connector to the outer housing.
  • the outer diameter of the first contact area widens in the direction of the first end of the connecting element and / or that the contact springs are designed such that they act on the outer housing via the second contact area.
  • the connecting element can be self-centered in that an axial and at the same time a radial force component acts on the connecting element in its contact area with the first mating connector.
  • the second connector is designed differently from the first connector, preferably has a first, at least partially annular contact area, which runs cylindrically along the longitudinal axis of the connecting element.
  • the invention also relates to a printed circuit board arrangement, comprising at least a first printed circuit board and a second printed circuit board, the printed circuit boards being arranged in mutually parallel planes.
  • the surfaces of the printed circuit boards that can be fitted with electrical components run parallel to one another.
  • the circuit board arrangement can comprise any number of circuit boards, but at least two. Even if the invention is described below for the purpose of illustration essentially for connecting two electrical circuit boards, the circuit board arrangement can for example, but also include three circuit boards, four circuit boards, five circuit boards or even more circuit boards.
  • the circuit boards to be connected to one another are preferably arranged parallel to one another in different planes.
  • a tolerance-related deviation from the parallel arrangement for example of up to 10 °, preferably of up to 5 ° and particularly preferably of up to 4 °, is to be understood here as encompassed by the term "parallel".
  • the circuit boards can be in direct contact with one another or preferably be spaced apart, in particular have a gap between them.
  • At least one connecting element is arranged between the printed circuit boards in order to electrically connect the printed circuit boards to one another, the connecting element having an electrically conductive outer housing. Furthermore, at least one of the printed circuit boards has a first electrical mating connector with contact springs, the contact springs acting on the outer housing via a first, at least partially annular contact region of a first electrical connector arranged at a first end of the connecting element, in order to make electrical contacting and a mechanical connection between the first connector and the first mating connector.
  • the contact springs act on the first contact area in such a way that the outer housing is subjected to an axial force acting along a longitudinal axis of the first mating connector, which presses the outer housing against an axial end stop of the first mating connector.
  • the contact springs are designed such that they are orthogonal to the first contact area and to a second, at least partially annular contact area of the outer housing, which is axially offset from the first contact area along a longitudinal axis of the connecting element Apply the radial force acting on the longitudinal axis of the first mating connector to the outer housing.
  • the outer diameter of the first contact area widens in the direction of the first end of the connecting element and / or that the contact springs are designed such that they act on the outer housing via the second contact area.
  • the contact force acting normally from the individual contact springs can have a radial and at the same time an axial force component, in contrast to the prior art.
  • the axial component of the contact force can enable an orientation of the connecting element perpendicular to the first electrical assembly and thus self-centering of the connecting element in the first mating connector.
  • the connecting element (without mating connector) can also be referred to as an adapter part or “bullet” and is connected with its respective ends to the respective printed circuit board or inserted into a corresponding mating connector of the printed circuit board or directly into the printed circuit board.
  • At least one connecting element can be provided for connecting the printed circuit boards, but in principle any number of connecting elements can be provided, for example two connecting elements, three connecting elements, four connecting elements, five connecting elements, ten connecting elements, fifty connecting elements, one hundred connecting elements or even more connecting elements.
  • any number of connecting elements can be provided, for example two connecting elements, three connecting elements, four connecting elements, five connecting elements, ten connecting elements, fifty connecting elements, one hundred connecting elements or even more connecting elements.
  • the person skilled in the art is able to determine the number of connecting elements used as a function of the number of electrical signals to be transmitted, for example the number of necessary channels.
  • the invention further relates to a method for producing a connecting element for connecting a first electrical assembly to a second electrical assembly, according to which an electrical cable having at least one inner conductor and a dielectric enveloping the at least one inner conductor is inserted into a rigid, tubular outer housing along a longitudinal axis .
  • the outer housing is produced from an electrically conductive material, at least a portion of the outer housing being deformed along the longitudinal axis after the electrical cable has been inserted in such a way that the electrical cable is fixed in the outer housing.
  • a forming and joining method can thus be provided for the construction of a connecting element for a printed circuit board arrangement.
  • the inner diameter of the outer housing is preferably designed to be larger than the outer diameter of the electrical cable. This enables particularly easy joining or insertion of the electrical cable into the outer housing (clearance fit).
  • the outer diameter of the deep-drawn part can be 0.1% to 0.5% larger than the outer diameter of the electrical cable, for example up to 1%, 2%, 3%, 5% or even larger than the outer diameter of the electrical cable.
  • a blank cable or an electrical cable can be joined with a preferably drawn tube.
  • the joining process can preferably be carried out with a clearance fit, after which the tube or the outer housing is then radially compressed.
  • the cross section resulting from the reshaping can in particular be designed such that both the mechanical and the electrical properties of the connecting element are optimized. For this purpose, high-frequency simulations can be used in advance, for example.
  • a connecting element with particularly fast and trouble-free data transmission can be provided. Furthermore, the construction of the connecting element can be inexpensive and therefore suitable for mass production.
  • the electrical cable is fixed in the outer housing by its reshaping, no chips, scrapings or other abrasive damage can occur on the insulating part or on the dielectric during the production of the connecting element.
  • the electrical cable is preferably produced from exactly one inner conductor, in particular a metallic inner conductor, which is subsequently extrusion-coated with a non-conductive material or a dielectric.
  • the electrical cable can also have further inner conductors.
  • a concentric cable is preferably used.
  • the outer housing is deep drawn, extruded or turned from a metal blank.
  • the outer housing has proven to be particularly advantageous, since in this case the outer housing can be produced comparatively inexpensively and, due to the shaping according to the invention, for fixing the electrical cable, the large tolerances or nominal dimension deviations which may result from deep-drawing are not particularly important.
  • the at least one section of the outer housing is shaped by stamping and / or rolling.
  • any shaping process or shaping technique can be provided, for example bending.
  • an embossing or rolling technique is particularly suitable. Due to the subsequent reshaping of the outer housing, the electrical cable can also be joined with larger diameter tolerances, although good mechanical retention and optimal electrical design can nevertheless be achieved. Reshaping the outer housing is not absolutely necessary within the scope of the invention.
  • An axial rolling process i. H. rolling along the longitudinal axis of the outer housing may be provided.
  • a radial rolling process can also be provided, in which rolling is carried out radially or tangentially along the outer circumference of the outer housing.
  • the section of the outer housing can be shaped by longitudinal rolls, stretching rolls, transverse rolls, ring rolls and / or cross rolls.
  • the at least one section of the outer housing is shaped by stamping using two or more stamping jaws, preferably three or more stamping jaws.
  • the reshaping preferably takes place in such a way that the cross section of the reshaped section corresponds to an equal thickness, preferably a Reuleaux triangle.
  • the number of stamping jaws preferably corresponds to the number of side faces of the same thickness; For example, three embossing jaws are provided for reshaping the cross section into a Reuleaux triangle.
  • the cross section of the outer housing can have areas which are defined very precisely by the closed stamping dies or stamping jaws and in which the mechanical and electrical properties dominate, as well as areas which compensate for the component tolerances and the fit clearance.
  • stamping jaws or stamps instead of stamping jaws or stamps, other suitably designed pressing or stamping tools can also be used.
  • the at least two embossing jaws each have a central region that forms an embossing surface, the course of which corresponds to the course of the circumference of the cross section of the outer housing after embossing and wherein the course of the embossing jaws in the outer regions around the central region is set back outward in order to receive material of the outer housing displaced by the embossing during the embossing.
  • a region set back with respect to the central region of the cross section of the embossing jaws is particularly suitable for accommodating material of the outer housing that has been displaced due to tolerances.
  • the embossing die or each embossing jaw can thus have a curvature in the central area, the curvature corresponding to the curvature in the adjacent area of the outer housing at the end of the embossing process.
  • the outer housing is stamped or rolled radially in the section or sections on three circumferential sections evenly distributed along the circumference in such a way that the three circumferential sections spaced apart from one another are formed with the same, preferably constant radius and the same arc lengths are, wherein a compensating section is formed between each two circumferential sections, which receives material displaced from the embossed or rolled circumferential sections.
  • the compensating section also referred to above as a (compensating) peripheral section, enables material that has been displaced during the embossing or rolling process to escape.
  • the stamping jaws or stamps can be designed accordingly.
  • embossing jaws have the same curvature in their central region, so that angle segments are formed with the same, preferably constant radius and the same arc length.
  • the radius does not have to be constant.
  • Other curvatures are also possible here, for example an elliptical course can be provided.
  • a constant radius is preferred, however, in order to achieve particularly good electrical transmission properties.
  • the embossing jaws may also be designed such that the arc length of the angle segments is not the same length.
  • the embossing jaws are preferably arranged at least in such a way that they emboss or press the outer housing symmetrically, so that the cross-sectional area of the outer housing has a symmetrical shape in the embossed or pressed area.
  • the connecting element according to the invention is preferably suitable for the transmission of high-frequency signals.
  • the connecting element can also be used for the transmission of low-frequency signals or for the transmission of electrical supply signals.
  • circuit board arrangement 1 is shown in a sectional view.
  • the circuit board arrangement 1 has a first circuit board 2 and a second circuit board 3, which are in different Levels are arranged parallel to each other.
  • further circuit boards can also be provided within the scope of the invention.
  • a connecting element 4 is arranged between the printed circuit boards 2, 3 in order to electrically connect the printed circuit boards 2, 3 to one another.
  • Figure 1 For reasons of clarity, a state of the connecting element 4 with the printed circuit boards 2, 3 that has not yet been plugged together is shown.
  • any number of connecting elements 4 can be provided for the electrical and mechanical connection of the printed circuit boards 2, 3.
  • the connecting element 4 can in particular connect an electrical circuit 2.1 of the first circuit board 2 to an electrical circuit 3.1 of the second circuit board 3.2, in particular for the transmission of high-bit-rate signals between the electrical circuits 2.1, 3.1.
  • the connecting element 4 and the module connection 22 according to the invention are suitable for the mechanical and electrical connection between any electrical modules, in particular a first electrical module and a second electrical module.
  • any electrical modules in particular a first electrical module and a second electrical module.
  • the connecting element 4 in relation to the connection of two printed circuit boards 2, 3 is described in the exemplary embodiment; d. H. a specific embodiment variant in which the first electrical assembly is designed as a first printed circuit board 3 and the second electrical assembly is designed as a second printed circuit board 4.
  • this is not to be understood as limiting the invention.
  • the connecting element 4 comprises a preferably rigid, tubular outer housing 5 made of an electrically conductive material.
  • One or more inner conductors 7 can be guided in the outer housing 5.
  • one dielectric 8 or several dielectrics can be provided.
  • an electrical cable 6 is provided in the outer housing 5 along a longitudinal axis L of the outer housing 5 or the connecting element 4.
  • the electrically conductive material of the outer housing 5 can preferably be non-magnetic, in particular consist of a non-magnetic material. Brass is preferably used.
  • the electrical cable 6 has at least one inner conductor 7, in the exemplary embodiment exactly one inner conductor 7, and a dielectric 8 enveloping the inner conductor 7.
  • the electrical cable 6 shown in the exemplary embodiments is a concentrically formed electrical cable 6, which consists of exactly one inner conductor 7 and a dielectric 8 forming a cable sheath. In principle, however, it can also be provided that the electrical cable 6 has a plurality of inner conductors 7, for example at least one pair of inner conductors, which is preferably provided for differential signal transmission.
  • the outer housing 5 of the connecting element 4 serves as the outer conductor of the connecting element 4.
  • the connecting element 4 has at each of its ends 4.1, 4.2 a connector 9.1, 9.2 for connection to a respective mating connector 10.1, 10.2 of the respective printed circuit board 2, 3.
  • the inner conductor 7 is also connected to the respective mating connector 10.1, 10.2.
  • the connectors 9.1, 9.2 of the connecting element 4 are, as shown in the exemplary embodiment, preferably round.
  • the plug-in connectors 9.1, 9.2 are formed by the outer housing 5 being widened at its ends or having an enlarged diameter.
  • At least one of the connectors 9.1, 9.2 can, however, also be omitted.
  • the connecting element 4 can then optionally also be inserted directly into the printed circuit boards 2, 3 or using any suitable connection technology, eg. B. soldering or crimping, connected to the circuit boards 2, 3.
  • At least one section A, in the exemplary embodiment exactly one section A, of the outer housing 5 is shaped along the longitudinal axis L such that the electrical cable 6 is fixed in the outer housing 5.
  • the section A can extend at least along 50% of the total length of the outer housing 5, but preferably along 75% of the total length of the outer housing 5, particularly preferably at least along 90% of the total length of the outer housing 5 and very particularly preferably completely between the plug connectors 9.1, 9.2 of the outer housing 5 extend, as provided in the embodiment.
  • section A can also extend completely over the entire length of the connecting element 4.
  • a reshaping of one or more sections of the outer housing 5 in the manner of notches can also be provided in order to fix the electrical cable 6 in the outer housing 5. This is in view of the then deteriorated electrical properties however not preferred. Reshaping of the outer housing 5 is, however, fundamentally not necessary within the scope of the invention.
  • FIG Figure 2 an isometric representation of the outer housing 5 of the connecting element 4 with a graphical highlighting of the cross section Q of the deformed section A of the outer housing 5.
  • the cross section Q resulting after the reshaping is also shown in FIG Figure 4 shown.
  • a tubular outer housing 5 made of a round, metallic blank can be provided, the outer housing 5 preferably being deep-drawn, extruded or turned from the metallic blank.
  • the at least one section A of the outer housing 5 is then preferably reshaped such that the cross section Q of the outer housing 5 in the reshaped section A is no longer round or the circumference is no longer circular (cf. Figure 2 and Figure 4 ).
  • the at least one section of the outer housing 5 is preferably reshaped such that the cross section Q of the outer housing 5 in the reshaped section A follows an equal thickness, in the exemplary embodiment a Reuleaux triangle.
  • the electrical cable 6, which has the at least one inner conductor 7 and the dielectric 8 is inserted into the outer housing 5 along the longitudinal axis L, preferably with sufficient press play, after which the at least one section A of the outer housing 5 is deformed along the longitudinal axis L such that the electrical cable 6 is fixed in the outer housing 5.
  • the section A of the outer housing 5 can be shaped, for example, by stamping and / or rolling (axially or radially).
  • the forming is preferably carried out by embossing.
  • the Figures 3 and 4 show the cross section Q of the connecting element 4 before the embossing process for further clarification ( Figure 3 ) and after the embossing process ( Figure 4 ).
  • the outer diameter of the electrical cable 6 is designed to be smaller than the inner diameter of the outer housing 5 for easy insertion into the outer housing 5. Accordingly, there is play between the outer housing 5 and the electrical cable 6.
  • Two or more stamping jaws 11 can be provided to fix the electrical cable 6 by means of an advantageous stamping process.
  • Three embossing jaws 11 are preferably provided, as shown in the exemplary embodiment, in particular in order to shape section A in such a way that that the cross section Q follows after the forming of a uniform thickness, for example a Reuleaux triangle.
  • the cross-section of the embossing surface 12 of the embossing jaws 11 can be in a central region B M (cf. Figure 4 ) correspond to the profile of the cross section Q of the outer housing 5 after embossing.
  • the outer housing 5 is pressed or stamped or rolled radially on three circumferential sections evenly distributed along the circumference in such a way that the three circumferential sections which are arranged at a distance from one another are formed with the same and constant radius and the same arc lengths.
  • the compensating sections are located within the angular sections of the outer areas B A and are formed by two adjacent outer areas B A of two adjacent stamping jaws 11.
  • Figure 5 shows an electrical connector 13 according to the invention in a perspective sectional view.
  • the plug connection 13 has a connecting element 4 with a first electrical connector 9.1 arranged at a first end 4.1 and a first mating connector 10.1 of a first electrical assembly, in the present case again the first printed circuit board 2.
  • the first mating connector 10.1 has contact springs 14 and the first connector 9.1 has an electrically conductive outer housing which is formed in one piece with the outer housing 5 of the connecting element 4 and has a first, ring-shaped circumferential contact region 15.
  • the contact springs 14 act on the outer housing 4 via the first contact region 15 in order to establish electrical contact and a mechanical connection between the first connector 9.1 and the first mating connector 10.1.
  • the outer diameter of the first contact region 15 widens in the direction of the first end 4.1 of the connecting element 4.
  • the contact springs 14 are designed in such a way that they contact the outer housing 5 via a second, ring-shaped circumferential contact region 23 of the outer housing 5, which is axially offset from the first contact region 15 along the longitudinal axis L of the connecting element 4 act.
  • This variant is only an example in Figure 14 shown.
  • the second contact area 23 and the first contact area 15 can also merge into one another.
  • the first contact area 15 and the second contact area 23 can each have an axial extent which corresponds to the area to be expected in which the contact springs 14 are able to act on the first plug connector 9.1 - if necessary also taking tolerances and mechanical loading of the plug connection 13 into account.
  • the contact springs 14, the first contact area 15 and / or the second contact area 23 are designed such that the contact springs 14 apply a radial force component and an axial force component to the outer housing 5 in such a way that the first plug connector 9.1 preferably aligns coaxially with the first mating connector 10.1 .
  • the principle is in the Figures 6 to 8 shown.
  • Figure 6 the first connector 9.1 and the first mating connector 10.1 are shown in an unplugged state.
  • Figure 7 shows a state in which the first connector 9.1 and the first mating connector 10.1 have already been plugged together, for example by a fitter, but the connecting element 4 or its longitudinal axis L is still tilted to the longitudinal axis L G of the first mating connector 10.1.
  • self-centering of the connecting element 4 or of the first connector 9.1 in the first mating connector 10.1 can be provided, which can preferably lead to a coaxial alignment, as in FIG Figure 8 shown.
  • the first mating connector 10.1 has a mating connector housing 16 with a funnel-shaped insertion area 17 for the first connector 9.1.
  • the funnel-shaped insertion area 17 is, for example, in FIG Figure 5 Recognizable, formed by a collar 18 protruding into the first connector 9.1, which is simultaneously designed as a contact for the contact springs 14 in order to mechanically prestress the contact springs 14.
  • Figure 9 shows an enlarged sectional view of the insertion area 17 of the first mating connector 10.1.
  • the pretensioning of the contact springs 14 by the stop for the contact springs 14 formed by the collar 18 of the mating connector housing 16 is shown in FIG Figure 9 good to see.
  • the contact springs 14 can be preloaded in the first mating connector 10.1 in a different way or else be omitted.
  • the outer diameter of the first contact region 15 widens conically and essentially linearly in the direction of the first end 4.1 of the connecting element 4.
  • the outer diameter of the first contact region 15 can expand according to any curve, for example, expand convexly or concavely.
  • the first mating connector 10.1 has an insulating part 19 which, when the first connector 9.1 is plugged together with the first mating connector 10.1, at least partially penetrates into the outer housing 5 of the first connector 9.1.
  • the insulating part 19 also has a collar 20 pointing in the direction of the outer housing 5 in order to center the outer housing 5 in the first mating connector 10.1, in particular in order to compensate for an axial offset.
  • the insulating part 19 forms an axial end stop 21 for the first connector 9.1 in the first mating connector 10.1, against which the connecting element 4 can be pressed, which further supports self-centering.
  • the Figure 12 shows a module connection 22 for connecting a first electrical module (in the exemplary embodiment, the first circuit board 2) and a second electrical module (in the exemplary embodiment, the second circuit board 3), having a connecting element 4 with a first electrical connector 9.1 and arranged at a first end 4.1 a second electrical connector 9.2 arranged at a second end 4.2 and a first mating connector 10.1 and a second mating connector 10.2.
  • the mating connectors 10.1, 10.2 are designed for connection to the connectors 9.1, 9.2 of the connecting element 4 and for connection to an electrical assembly or printed circuit board 2, 3, respectively.
  • the first mating connector 10.1 has, for example, the in the Figures 5 to 9 shown contact springs 14 and the first connector 9.1 an electrically conductive outer housing 5 with a first, ring-shaped circumferential contact area 15.
  • the contact springs 14 act on the outer housing 5 via the first contact region 15 in order to establish an electrical contact and a mechanical connection, for example also a lock, between the first connector 9.1 and the first mating connector 10.1.
  • the outer diameter of the first contact area 15 can widen in the direction of the first end 4.1 of the connecting element 4 and / or the contact springs 14 can be designed such that they have a second, ring-shaped contact area 23 (cf. Figure 14 ) of the outer housing 5, which is axially offset from the first contact region 15 along the longitudinal axis L of the connecting element 4, act on the outer housing 5.
  • a particular advantage of self-centering can be that the insertion area 17 of the mating connectors 10.1, 10.2 can be reduced in size compared to the prior art.
  • a parallel offset of the longitudinal axis L G of the first mating connector 10.1 and the longitudinal axis of the second mating connector 10.2 or 10.2 ' is shown. Such an offset can result, for example, from a non-ideal alignment of the printed circuit boards 2, 3 with respect to one another.
  • the insertion area 17, 17' of the mating connectors 10.1, 10.2, 10.2 ' must be dimensioned accordingly, what the diameter of the entire mating connector 10.1, 10.2, 10.2 'increased overall.
  • An oblique position of the connecting element 4 in the first mating connector 10.1 can further increase this problem, which is the case when comparing the Figures 11 and 12 is clearly recognizable. Due to the alignment of the connecting element 4 in the first mating connector 10.1 according to the invention, the insertion area 17 of the second mating connector 10.2 can be significantly reduced to the insertion area 17 'of the second mating connector 10.2' of the prior art.
  • Figure 13 shows a fully inserted module connection 22 according to the present invention.
  • the connecting element 4 is again in a slightly inclined position when fully plugged in, but this is generally not a problem.
  • the second connector 9.2 of the assembly connection 22 is formed differently from the first connector 9.1.
  • the first plug connector 9.1 has the first, ring-shaped circumferential contact area 15, the outer diameter of which widens towards the first end 4.1 of the connecting element 4.
  • the second plug connector 9.2 has a first, ring-shaped circumferential contact area, which runs cylindrical along the longitudinal axis L of the connecting element 4 and thus with a constant outer diameter.
  • first connector 9.1 and the second connector 9.2 are of similar or identical design.

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Abstract

Es ist eine elektrische Steckverbindung (13) vorgesehen, die ein Verbindungselement (4) mit einem an einem ersten Ende (4.1) angeordneten, ersten elektrischen Steckverbinder (9.1) und einen ersten elektrischen Gegensteckverbinder (10.1) aufweist. Der erste Gegensteckverbinder (10.1) weist Kontaktfedern (14) und der erste Steckverbinder (9.1) ein elektrisch leitfähiges Außengehäuse (5) mit einem ersten, zumindest teilringförmig umlaufenden Kontaktbereich (15) auf. Die Kontaktfedern (14) wirken über den ersten Kontaktbereich (15) auf das Außengehäuse (5) ein, um eine elektrische Kontaktierung und eine mechanische Verbindung zwischen dem ersten Steckverbinder (9.1) und dem ersten Gegensteckverbinder (10.2) herzustellen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Kontaktfedern (14) derart auf den ersten Kontaktbereich (15) einwirken, dass das Außengehäuse (5) mit einer entlang einer Längsachse (L<sub>G</sub>) des ersten Gegensteckverbinders (10.1) wirkenden Axialkraft (F<sub>A</sub>) beaufschlagt ist, die das Außengehäuse (5) gegen einen axialen Endanschlag (21) des ersten Gegensteckverbinders (10.1) drückt und/oder dass die Kontaktfedern (14) derart gestaltet sind, dass diese auf den ersten Kontaktbereich (15) und auf einen zweiten, zumindest teilringförmig umlaufenden Kontaktbereich (23) des Außengehäuses (5), der zu dem ersten Kontaktbereich (15) entlang einer Längsachse (L) des Verbindungselements (4) axial versetzt ist, jeweils eine orthogonal zu der Längsachse (L<sub>G</sub>) des ersten Gegensteckverbinders (10.1) wirkende Radialkraft (F<sub>R</sub>) auf das Außengehäuse (5) aufbringen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine elektrische Steckverbindung, aufweisend ein Verbindungselement mit einem an einem ersten Ende angeordneten, ersten elektrischen Steckverbinder und einen ersten elektrischen Gegensteckverbinder, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Die Erfindung betrifft auch einen Gegensteckverbinder und ein Verbindungselement.
  • Außerdem betrifft die Erfindung eine Baugruppenverbindung zur Verbindung einer ersten elektrischen Baugruppe und einer zweiten elektrischen Baugruppe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 14.
  • Ferner betrifft die Erfindung eine Leiterplattenanordnung, aufweisend wenigstens eine erste Leiterplatte und eine zweite Leiterplatte gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 16.
  • Elektrische Baugruppen verfügen in der Regel über elektronische Schaltungen, die auf Leiterplatten ("Printed Circuit Boards", PCBs) durch Verschaltung mehrerer elektronischer Bauelemente implementiert sind. Häufig sind dabei mehrere Leiterplatten innerhalb einer Baugruppe vorgesehen, um eine Schaltung beispielsweise räumlich in einem Gehäuse bzw. einer Umhausung zu verteilen oder um unterschiedliche Module einer Baugruppe miteinander zu verbinden. In der Regel ist bei diesem Aufbau eine elektrische Verbindung zwischen den verschiedenen Leiterplatten für einen Signal- und/oder Energieaustausch erforderlich. Eine elektrische Verbindung zwischen verschiedenen Leiterplatten kann beispielsweise auch dann erforderlich sein, wenn mehrere elektronische Baugruppen miteinander kommunikationsverbunden werden sollen. Insgesamt sind die Gründe, mehrere elektrische Leiterplatten miteinander zu verbinden, vielfältig.
  • Zur elektrischen Verbindung von Leiterplatten sind verschiedene Möglichkeiten bekannt, unter anderem ungeschirmte Steckverbinder, Drahtlitzen und Flachbandkabel. Derartige Verbindungen sind auch unter der Bezeichnung "Board-to-Board"-Verbindung bekannt. Die herkömmlichen Verbindungen sind in der Regel aber insbesondere für die Hochfrequenztechnik unzureichend.
  • Um zwei Leiterplatten elektrisch miteinander zu verbinden, werden zur Übertragung von Signalen für die Hochfrequenztechnik häufig koaxiale Verbindungselemente verwendet, um eine ausreichend hohe Signalqualität zu gewährleisten. Dabei wird in der Praxis jeweils ein koaxialer Steckverbinder des Verbindungselements mit einem auf einer Leiterplatte angebrachten Gegensteckverbinder verbunden. Der Gegensteckverbinder ist vorzugsweise auf der Leiterplatte verlötet oder verpresst und elektrisch mit Streifenteilern der Leiterplatte verbunden. Ein koaxiales Zwischenstück, auch "Adapter" genannt, verbindet die beiden koaxialen Steckverbinder und überbrückt somit den Abstand zwischen den beiden Leiterplatten, um den Signalaustausch zu ermöglichen.
  • In der Regel weisen die bekannten koaxialen Verbindungselemente einen Innenleiter und einen mittels eines Isolationsteils bzw. Dielektrikums von dem Innenleiter elektrisch isolierten Außenleiter auf, die jeweils als Drehteile hergestellt werden. Die Herstellung der Komponenten mittels Drehen ist in der Regel erforderlich, um ausreichend gute Fertigungstoleranzen zu erreichen und eine Presspassung zu ermöglichen. Insbesondere wenn das Verbindungselement für die Hochfrequenztechnik eingesetzt werden soll, sind die Anforderungen an die Fertigungstoleranzen besonders hoch.
  • Bei den neueren Produktgenerationen der Verbindungselemente werden außerdem vermehrt hohe Anforderungen an deren Miniaturisierung gestellt. Hierbei ist einerseits der Abstand zwischen den Leiterplatten, als auch der Abstand ("Pitch") zwischen zwei benachbarten Leiterplattensteckverbindern (nachfolgend vom Begriff "Gegensteckerbinder" umfasst) zu minimieren.
  • Ferner gestaltet sich die Montage und Ausrichtung der Verbindungselemente, nicht zuletzt aufgrund der Miniaturisierung, mittlerweile als vergleichsweise aufwändig.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufbau und die Montage einer elektrischen Steckverbindung zu vereinfachen, insbesondere unter Beibehaltung von für die Hochfrequenztechnik geeigneten elektrischen Übertragungseigenschaften.
  • Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, einen entsprechenden Gegensteckverbinder und ein entsprechendes Verbindungselement einer elektrischen Steckverbindung mit verbessertem Aufbau und vereinfachter Montage bereitzustellen.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zugrunde, den Aufbau und die Montage einer Baugruppenverbindung zur Verbindung einer ersten elektrischen Baugruppe und einer zweiten elektrischen Baugruppe zu vereinfachen, insbesondere unter Beibehaltung von für die Hochfrequenztechnik geeigneten elektrischen Übertragungseigenschaften.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, eine Leiterplattenanordnung bereitzustellen, die insbesondere einfach zu montieren ist, unter Beibehaltung von für die Hochfrequenztechnik geeigneten elektrischen Übertragungseigenschaften.
  • Die Aufgabe wird für die elektrische Steckverbindung durch Anspruch 1, für den Gegensteckverbinder durch Anspruch 11 und für das Verbindungselement durch Anspruch 12 gelöst. Hinsichtlich der Baugruppenverbindung wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 14 und hinsichtlich der Leiterplattenanordnung durch die Merkmale des Anspruchs 16 gelöst.
  • Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsformen und Varianten der Erfindung.
  • Es ist eine elektrische Steckverbindung vorgesehen, die ein Verbindungselement mit einem an einem ersten Ende angeordneten, ersten elektrischen Steckverbinder aufweist. Ferner weist die elektrische Steckverbindung einen ersten elektrischen Gegensteckverbinder auf. Der erste Gegensteckverbinder weist Kontaktfedern und der erste Steckverbinder ein elektrisch leitfähiges Außengehäuse mit einem ersten, zumindest teilringförmig umlaufenden Kontaktbereich auf. Die Kontaktfedern wirken über den ersten Kontaktbereich auf das Außengehäuse ein, um eine elektrische Kontaktierung und eine mechanische Verbindung zwischen dem ersten Steckverbinder und dem ersten Gegensteckverbinder herzustellen.
  • Der erste elektrische Gegensteckverbinder ist vorzugsweise als Gegensteckverbinder einer ersten elektrischen Baugruppe ausgebildet, vorzugsweise als Leiterplattensteckverbinder einer ersten elektrischen Leiterplatte.
  • Sofern im Rahmen der Erfindung von einem zumindest teilringförmig umlaufenden Kontaktbereich gesprochen wird, beispielsweise von einem ersten, zumindest teilringförmig umlaufenden Kontaktbereich oder einem zweiten, zumindest teilringförmig umlaufenden Kontaktbereich, ist hierunter ein Kontaktbereich zu verstehen, der vorzugsweise vollständig ringförmig um das Außengehäuse umläuft. Der Kontaktbereich kann allerdings auch nur entlang eines Winkelabschnitts bzw. Winkelsegments um das Außengehäuse (teilringförmig) umlaufen oder entlang mehrerer, um das Außengehäuse verteilter Winkelabschnitte teilringförmig umlaufen.
  • Das Außengehäuse kann insbesondere einteilig mit dem Außengehäuse des Verbindungselements ausgebildet sein. Der erste Steckverbinder kann allerdings auch ein von dem Außengehäuse des Verbindungselements verschiedenes Außengehäuse aufweisen.
  • Das Außengehäuse kann vollständig leitfähig oder auch nur abschnittsweise leitfähig ausgebildet sein. Das Außengehäuse kann beispielsweise auch elektrisch nicht leitende Bestandteile aufweisen.
  • Im Rahmen der Erfindung kann eine beliebige Anzahl Kontaktfedern vorgesehen sein, beispielsweise zwei Kontaktfedern, drei Kontaktfedern, vier Kontaktfedern, fünf Kontaktfedern, sechs Kontaktfedern, sieben Kontaktfedern, acht Kontaktfedern oder mehr Kontaktfedern.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Kontaktfedern einen Federkorb ausbilden.
  • Es ist im Rahmen der Erfindung nicht erforderlich, dass die Kontaktfedern auf den ersten Kontaktbereich vollständig umlaufend einwirken.
  • Vorzugsweise wirken alle Kontaktfedern in derselben axialen Höhenebene auf den ersten Kontaktbereich ein, wobei gegebenenfalls toleranzbedingte und/oder montagebedingte Abweichungen möglich sein können.
  • Die Kontaktfedern können auch als "Federlaschen" oder "Außenleiterfederlaschen" bezeichnet werden.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Kontaktfedern derart auf den ersten Kontaktbereich einwirken, dass das Außengehäuse mit einer entlang einer Längsachse des ersten Gegensteckverbinders wirkenden Axialkraft beaufschlagt ist, die das Außengehäuse gegen einen axialen Endanschlag des ersten Gegensteckverbinders drückt. Alternativ oder zusätzlich ist vorgesehen, dass die Kontaktfedern derart gestaltet sind, dass diese auf den ersten Kontaktbereich und auf einen zweiten, zumindest teilringförmig umlaufenden Kontaktbereich des Außengehäuses, der zu dem ersten Kontaktbereich entlang einer Längsachse des Verbindungselements axial versetzt ist, jeweils eine orthogonal zu der Längsachse des ersten Gegensteckverbinders wirkende Radialkraft auf das Außengehäuse aufbringen.
  • Bei der Längsachse des Verbindungselements kann es sich vorzugsweise um eine Symmetrieachse des Verbindungselements handeln. Bei der Längsachse des ersten Gegensteckverbinders kann es sich vorzugsweise um eine Symmetrieachse des ersten Gegensteckverbinders handeln.
  • Bei der erfindungsgemäßen Axialkraft und/oder Radialkraft kann es sich um eine Kraftkomponente der Federkraft der Kontaktfedern handeln.
  • In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass sich der Außendurchmesser des ersten Kontaktbereichs in Richtung auf das erste Ende des Verbindungselements erweitert.
  • Insbesondere durch diese Ausgestaltung des ersten Kontaktbereichs kann sich eine axiale Kraftkomponente bzw. die erfindungsgemäße Axialkraft ergeben, um den ersten Steckverbinder bzw. das Verbindungselement gegen den Endanschlag zu drücken.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung kann außerdem vorgesehen sein, dass die Kontaktfedern derart gestaltet sind, dass diese über den zweiten Kontaktbereich auf das Außengehäuse einwirken.
  • Auf diese Weise kann sich eine radiale Kraftkomponente bzw. die erfindungsgemäße Radialkraft ergeben.
  • Vorzugsweise können der erste Kontaktbereich und/oder der zweite Kontaktbereich einen in Axialrichtung konstanten Außendurchmesser aufweisen, beispielsweise zylinderförmig ausgebildet sein. Es kann dann beispielsweise vorgesehen sein, die Selbstzentrierungsfunktion des Verbindungselements durch radiale Kontaktierung in einem zylindrischen Bereich zu erreichen, wenn die Kontaktbereiche und die Kontaktfedern jeweils axial versetzt angeordnet sind.
  • Erfindungsgemäß kann eine Selbstzentrierung des Verbindungselements bzw. des ersten Steckverbinders des Verbindungselements in dem ersten Gegensteckverbinder bereitgestellt werden. Aufgrund dieser Selbstzentrierung kann der "Fangbereich" (auch als Aufnahmebereich oder Einführbereich bezeichnet) für den ersten Steckverbinder in dem ersten Gegensteckverbinder verkleinert und damit der gesamte erste Gegensteckverbinder kompakter ausgebildet sein.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Kontaktfedern, der erste Kontaktbereich und/oder der zweite Kontaktbereich ausgebildet sind, dass die Kontaktfedern eine radiale Kraftkomponente und eine axiale Kraftkomponente auf das Außengehäuse aufbringen derart, dass sich die Längsachse des ersten Steckverbinders zu der Längsachse des ersten Gegensteckverbinders parallel ausrichtet.
  • Die parallele Ausrichtung der Längsachsen des ersten Steckverbinders bzw. des Verbindungselements und des ersten Gegensteckverbinders kann zu einer orthogonalen Ausrichtung des Verbindungselements auf dem Endanschlag führen.
  • Unter einer Selbstzentrierung des ersten Steckverbinders in dem ersten Gegensteckverbinder kann im Rahmen der Erfindung eine Zentrierung, d. h. ein Ausgleich eines seitlichen Versatzes der Längsachsen des ersten Steckverbinders und des ersten Gegensteckverbinders und/oder eine orthogonale Ausrichtung der Längsachse des Verbindungselements zu dem Endanschlag bzw. eine parallele Ausrichtung der Längsachsen des Verbindungselements und des ersten Gegensteckverbinders, d. h. ein Ausgleich einer Verkippung bzw. einer Schräglage des ersten Steckverbinders in dem ersten Gegensteckverbinder zu verstehen sein. Vorzugsweise werden die Längsachsen des Verbindungselements und des ersten Gegensteckverbinders konzentrisch bzw. koaxial ausgerichtet. Unter einer erfindungsgemäßen Selbstzentrierung kann auch nur eine Verbesserung der Position und/oder Lage des ersten Steckverbinders in dem ersten Gegensteckverbinder zu verstehen sein, wodurch sich die Längsachse des Verbindungselements und die Längsachse des Gegensteckverbinders zumindest aneinander annähern.
  • Grundsätzlich kann sich die Erfindung eignen, um einen Versatz des ersten Steckverbinders in dem ersten Gegensteckverbinder und/oder eine Schrägstellung des ersten Steckverbinders in dem ersten Gegensteckverbinder zumindest zu reduzieren. Insbesondere kann ein toleranzbedingter Versatz des ersten Steckverbinders in dem ersten Gegensteckverbinder verbleiben und/oder eine toleranzbedingte Schrägstellung des ersten Steckverbinders in dem ersten Gegensteckverbinder verbleiben.
  • Vorzugsweise verlaufen die Längsachsen des Verbindungselements und des ersten Gegensteckverbinders nach der erfindungsgemäßen Selbstzentrierung allerdings koaxial.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der erste Gegensteckverbinder ein Gegensteckverbindergehäuse mit einem trichterförmigen Einführbereich für den ersten Steckverbinder aufweist.
  • Ein trichterförmiger Einführbereich, insbesondere eine konische Aufnahme für den ersten Steckverbinder, kann die Montage der elektrischen Steckverbindung weiter vereinfachen. Insbesondere kann ein "blindes" Einstecken des ersten Steckverbinders in den ersten Gegensteckverbinder ermöglicht werden.
  • Erfindungsgemäß kann der Durchmesser des Einführbereichs und damit der Durchmesser des gesamten Gegensteckverbindergehäuses aufgrund der erfindungsgemäßen Selbstzentrierung des ersten Steckverbinders in dem ersten Gegensteckverbinder verkleinert sein.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Kontaktfedern zwei Gruppen ausbilden, die entlang der Längsachse des ersten Gegensteckverbinders axial versetzt und derart angeordnet sind, dass die erste Gruppe der Kontaktfedern über den ersten Kontaktbereich auf das Außengehäuse einzuwirken vermag, und die zweite Gruppe der Kontaktfedern über den zweiten Kontaktbereich auf das Außengehäuse einzuwirken vermag.
  • Durch diese Ausgestaltung kann insbesondere eine Schrägstellung des Verbindungselements bzw. des ersten Steckverbinders in dem ersten Gegensteckverbinder vermieden oder zumindest verringert werden, da der erste Steckverbinder in dem ersten Gegensteckverbinder durch die axial versetzt wirkenden Kontaktfedern einen möglichst linearen Verlauf zwischen den beiden Gruppen der Kontaktflächen anstreben wird.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Kontaktfedern in dem ersten Gegensteckverbinder mechanisch vorgespannt sind.
  • Die Kontaktfedern können somit bereits vorausgelenkt sein, noch bevor der erste Steckverbinder in den ersten Gegensteckerbinder eingeführt wird.
  • Eine Vorspannung der Kontaktfedern kann insbesondere von Vorteil sein, wenn sich der Außendurchmesser des ersten Kontaktbereichs in Richtung auf das erste Ende des Verbindungselements erweitert, da das hierdurch verbreiterte, erste Ende des Verbindungselements eine stärkere radiale Auslenkung der Kontaktfedern und somit eine höhere Steckkraft gegenüber einem herkömmlichen Verbindungselement bedingt. Um dies zu kompensieren, kann die Vorspannung der Kontaktfedern hilfreich sein. Auf diese Weise können die Flächenbereiche der einzelnen Kontaktfedern, die beim Steckvorgang die Stirnfläche des Verbindungselements bzw. das erste Ende des Verbindungselements axial berühren, reduziert sein. Der Erfinder hat erkannt, dass allein durch diese Tatsache die Steckkraft des Verbindungselements bereits vorteilhaft reduziert sein kann.
  • In einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass das Gegensteckverbindergehäuse einen in den ersten Gegensteckverbinder hineinragenden Kragen aufweist, der als Anlage für die Kontaktfedern ausgebildet ist, um die Kontaktfedern mechanisch vorzuspannen.
  • Der Kragen oder Bund des Gegensteckverbindergehäuses kann vorzugsweise vollständig ringförmig umlaufen. Es kann allerdings auch vorgesehen sein, dass der Kragen lediglich teilringförmig oder entlang wenigstens eines Winkelabschnitts verteilt umläuft, insbesondere in den radialen Abschnitten, in denen sich die Kontaktfedern in dem ersten Gegensteckerbinder befinden. Die Kontaktfedern können jeweils einzeln, in beliebigen Gruppen oder gemeinsam an einem vollständig umlaufenden Kragen vorgespannt werden.
  • Der Kragen des Gegensteckverbinders zur Vorspannung der Kontaktfedern kann vorzugsweise den trichterförmigen Einführbereich ausbilden.
  • Vorzugsweise ist die eine metallische Spannvorrichtung bzw. ein metallischer Kragen vorgesehen, um die Kontaktfedern vorzuspannen.
  • Die Vorspannung der Kontaktfedern kann vorteilhaft sein, da dann der Fangbereich bzw. der Einführbereich des Gegensteckverbinders (d. h. insbesondere der Bereich von der Kontaktierungsebene bis zu dem Ende der Kontaktfedern) kürzer gestaltet werden kann. Somit kann die für das Vorspannen eingesetzte "Spannvorrichtung", insbesondere der in der Regel kelchförmig ausgeformte Kragen des Gegensteckverbindergehäuses, die Hauptaufgabe des Einführbereichs bzw. Fangtrichters übernehmen.
  • Erfindungsgemäß kann die axiale Länge der Kontaktfedern bzw. eines Federkorbs aufgrund des reduzierten Einführbereichs bzw. Fangbereichs verkürzt sein.
  • Durch die Verwendung eines weicheren Federmaterials kann außerdem der federnde Bereich der Kontaktfedern verkleinert sein.
  • Ein trichterförmiger Einführbereich kann außerdem einen Berührschutz für die Kontaktfedern und/oder für einen Innenleiterfederkorb des Gegensteckverbinders ausbilden.
  • Die Verwendung eines Kragens des Gegensteckverbindergehäuses zur Vorspannung der Kontaktfedern kann einerseits von Vorteil sein, da sich ein Kragen durch eine Umformung des freien Endes des Gegensteckverbindergehäuses technisch einfach realisieren lässt und ein entsprechend ausgebildeter Kragen gleichzeitig zur Ausbildung des trichterförmigen Einführbereichs für den ersten Steckverbinder dienen kann.
  • Die mechanische Vorspannung der Kontaktfedern kann eine geringere zusätzliche Auslenkung der Kontaktfedern gegenüber dem Fall ohne Vorspannung erforderlich machen, wenn der erste Steckverbinder in den ersten Gegensteckverbinder eingeführt wird, wobei dennoch die geforderte Kontaktkraft realisierbar sein kann. Hierdurch kann in Folge vorteilhaft ein Federkorb bzw. können Kontaktfedern mit einer höheren Federelastizität verwendbar sein.
  • Die Kontaktfedern können in dem ersten Gegensteckverbinder in seinem montierten Zustand insbesondere vorgespannt sein, um Kontaktfedern mit einer flacheren Federkennlinie einsetzen zu können. Hierdurch können sich einige Vorteile ergeben. Insbesondere kann der federnde Bereich der Kontaktfedern bzw. des Kontaktbereichs in dem ersten Gegensteckverbinder verkürzt sein, was den Bauraum minimieren kann. Ferner wird der Federwerkstoff weniger stark beansprucht, weshalb ein günstigerer Federwerkstoff einsetzbar sein kann. Schließlich müssen die Kontaktfedern bei einem Zusammenstecken des ersten Steckverbinders mit dem ersten Gegensteckverbinder weniger aufgeweitet werden, wodurch der Einführbereich der Kontaktfedern kürzer gestaltet werden kann, was abermals den Bauraum reduzieren kann. Schließlich kann außerdem der Einführbereich der Kontaktfedern den Fangtrichter bzw. trichterförmigen Einführbereich des ersten Gegensteckverbinders verkürzen.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Kontaktfedern aus einem Material mit geringem Elastizitätsmodul ausgebildet sind, insbesondere aus einem Material mit einem Elastizitätsmodul von 200 GPa oder geringer, vorzugsweise 150 GPa oder geringer, besonders bevorzugt 100 GPa oder geringer.
  • Beispielsweise kann als Material zur Ausbildung der Kontaktfedern Messing, Federbronze oder Kupferberyllium vorgesehen sein.
  • Durch die Verwendung eines entsprechenden Materials kann eine höhere Federelastizität erzielt werden. In der Regel ist ein weiterer Vorteil eines weicheren Federmaterials, dass dieses preisgünstiger ist.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung kann außerdem vorgesehen sein, dass die Kontaktfedern geschlitzt, insbesondere längs geschlitzt sind.
  • Es kann auch vorgesehen sein, spezifische Geometrien für die Kontaktfedern vorzusehen, beispielsweise lange und schmale Kontaktfedern. Auch durch eine entsprechende Geometrie und gegebenenfalls eine zusätzliche Schlitzung der Kontaktfedern können Kontaktfedern mit höherer Federelastizität bereitgestellt werden.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass sich der Außendurchmesser des ersten Kontaktbereichs in Richtung auf das erste Ende des Verbindungselements konisch, insbesondere linear, konvex oder konkav, erweitert.
  • Der erste Kontaktbereich kann also insbesondere auch gewölbt, beispielsweise konkav oder konvex, ausgeformt sein.
  • Die erfindungsgemäße Selbstzentrierung kann vorzugsweise durch die Kontaktierung der Kontaktfedern auf einem Konus erreichbar sein, wodurch eine axiale Kraftkomponente bereitgestellt werden kann, die das Verbindungselement beispielsweise gegen einen axialen Endanschlag, insbesondere einen durch ein Isolierteil ausgebildeten axialen Endanschlag, in den Gegensteckverbinder drückt und dadurch aufrichtet.
  • Grundsätzlich kommt es auf die Art der Erweiterung des Außendurchmessers des ersten Kontaktbereichs erfindungsgemäß nicht an. Vorzugsweise ist eine lineare Erweiterung des Außendurchmessers vorgesehen. Grundsätzlich kann allerdings ein beliebiger Kurvenverlauf zur Erweiterung des Außendurchmessers des ersten Kontaktbereichs vorgesehen sein.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der erste Gegensteckverbinder ein Isolierteil aufweist, das bei einem Zusammenstecken des ersten Steckverbinders mit dem ersten Gegensteckverbinder zumindest teilweise in das Außengehäuse des ersten Steckverbinders eindringt.
  • Es kann vorgesehen sein, dass das Verbindungselement einen oder mehrere innerhalb des Außengehäuses geführte Innenleiter aufweist.
  • Der wenigstens eine Innenleiter kann in eine Aufnahme des Isolierteils eindringen und gegebenenfalls ein innerhalb des Isolierteils aufgenommenes Kontaktelement des ersten Gegensteckverbinders mechanisch und elektrisch kontaktieren.
  • In einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass das Isolierteil einen in Richtung auf das Außengehäuse weisenden Kragen ausbildet, um das Außengehäuse in dem ersten Gegensteckverbinder zu zentrieren.
  • Der Kragen oder Bund des Isolierteils kann insbesondere an dem freien Ende des Isolierteils, das dem Verbindungselement zugewandt ist, ausgebildet sein.
  • Vorzugsweise ist ein vollständig ringförmig umlaufender Kragen an dem Isolierteil ausgebildet. Es kann allerdings auch ein Kragen vorgesehen sein, der lediglich teilringförmig oder entlang wenigstens eines Winkelabschnitts verteilt um das Isolierteil umläuft.
  • Der Kragen des Isolierteils kann insbesondere dazu dienen, eine Asymmetrie zwischen dem ersten Steckverbinder des Verbindungselements und dem ersten Gegensteckverbinder zu verhindern und eine Konzentrizität zwischen dem ersten Steckverbinder und dem ersten Gegensteckverbinder zu gewährleisten.
  • Während die Kontaktfedern durch das Zusammenwirken mit dem ersten Kontaktbereich und/oder mit dem zweiten Kontaktbereich in der Regel vornehmlich eine Korrektur einer Schräglage des Verbindungelements bewirken, ermöglicht der Kragen des Isolierteils einen Abstand der Längsachsen des Verbindungselements und des ersten Gegensteckverbinders zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren.
  • Durch einen Kragen an dem distalen Ende des Isolierteils kann eine Symmetrie realisiert werden, die es ermöglicht, dass alle Kontaktfedern im gesteckten Zustand des ersten Steckverbinders mit deren distalen Enden die Spannvorrichtung bzw. den zur Vorspannung der Kontaktfedern dienenden Kragen des Steckverbindergehäuses nicht mehr kontaktieren. Auf diese Weise kann ein zweiter, außenleiterseitiger Signalpfad über das Gegensteckverbindergehäuse bzw. dessen Kragen verhindert werden, der andernfalls über den Signalpfad der Kontaktfedern einen in sich geschlossenen Signalpfad in der Art einer Spule bzw. Induktivität ausbilden würde. Durch den Kragen des Isolierteils kann die Anregung von unerwünschten Oberwellen eines hochfrequenten Signals hingegen unterbunden werden und sich die elektrische Steckverbindung besonders zur Verwendung in der Hochfrequenztechnik eignen.
  • Durch den Kragen am Isolierteil kann in dem zusammengesteckten Zustand des ersten Steckverbinders und des ersten Gegensteckverbinders die radiale Bewegung des Verbindungselements bzw. ein radialer bzw. seitlicher Versatz zwischen der Längsachse des Verbindungselements und der Längsachse des ersten Gegensteckverbinders verhindert oder zumindest minimiert werden. Dies kann vorteilhaft sein, um den ungewünschten Kontakt zwischen dem freien Ende der Kontaktfedern und dem Gegensteckverbindergehäuse oder dem Außengehäuse zu verhindern.
  • In einer Weiterbildung kann außerdem vorgesehen sein, dass das Isolierteil den axialen Endanschlag für den ersten Steckverbinder in dem ersten Gegensteckverbinder ausbildet.
  • Die Erfindung betrifft auch einen Gegensteckverbinder (den "ersten Gegensteckverbinder") für eine vorstehend und nachfolgend beschriebene elektrische Steckverbindung.
  • Ferner betrifft die Erfindung ein Verbindungselement für eine elektrische Steckverbindung gemäß den vorstehenden und nachfolgenden Ausführungen.
  • Erfindungsgemäß kann eine hohe elektromagnetische Verträglichkeit des Verbindungselements bereitgestellt werden.
  • Das erfindungsgemäße Verbindungselement kann sich insbesondere zur Übertragung von elektrischen Signalen bis zu 8 GHz oder mehr eignen.
  • In einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass das Verbindungselement zur Verbindung einer ersten elektrischen Baugruppe mit einer zweiten elektrischen Baugruppe ausgebildet ist und ein starres, rohrförmiges Außengehäuse aus einem elektrisch leitfähigen Material sowie ein in dem Außengehäuse entlang einer Längsachse des Außengehäuses geführtes elektrisches Kabel aufweist.
  • Insofern es sich um ein koaxiales Kabel mit einem Innenleiter handelt, verläuft die Längsachse des Außengehäuses koaxial zur Längsachse des Innenleiters bzw. fällt mit dieser zusammen. Die Längsachse kann auch dadurch definiert werden, dass es sich hierbei um die Achse handelt, die sich ergibt, wenn die Schwerpunkte der Querschnittsflächen des Außengehäuses miteinander verbunden werden.
  • Das Außengehäuse ummantelt das elektrische Kabel vorzugsweise rohrförmig.
  • Das Verbindungselement kann vorzugsweise koaxial ausgebildet sein derart, dass die Längsachsen des elektrischen Kabels und des Außengehäuses aufeinander liegen.
  • Das Außengehäuse muss nicht vollständig um das elektrische Kabel geschlossen ausgebildet sein und kann das elektrische Kabel im Sinne der Erfindung auch in sich führen, wenn es Ausnehmungen, insbesondere Bohrungen und/oder Schlitze aufweist.
  • Gemäß der Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass das elektrische Kabel wenigstens einen Innenleiter und ein den wenigstens einen Innenleiter umhüllendes Dielektrikum aufweist.
  • Bei dem den wenigstens einen Innenleiter umhüllenden Dielektrikum kann es sich insbesondere auch um einen Kabelmantel handeln.
  • Bei dem elektrischen Kabel kann es sich vorzugsweise auch um einen "Kabelrohling", d. h. ein unfertiges elektrisches Kabel handeln, bei dem wenigstens ein Innenleiter zunächst mit einem umhüllenden Dielektrikum umspritzt wurde - wonach auf potentiell weitere Fertigungsschritte verzichtet wird. Insbesondere kann es sich um einen Kabelrohling eines Koaxialkabels handeln, bei dem ein koaxialer Außenleiter (z. B. ein Kabelschirmgeflecht und/oder eine Schirmfolie) und ein Kabelmantel noch nicht auf dem den Innenleiter umhüllenden Dielektrikum montiert wurden.
  • Anstelle eines Kabels kann auch ein beliebig ausgebildetes Dielektrikum mit einem oder mehreren darin verlaufenden Innenleitern vorgesehen sein, die von dem Außengehäuse ummantelt sind. Beispielsweise können der Innenleiter und/oder das Dielektrikum als Drehteil(e) hergestellt sein.
  • Gemäß der Weiterbildung kann außerdem vorgesehen sein, dass wenigstens ein Abschnitt des Außengehäuses entlang der Längsachse derart umgeformt ist, dass das elektrische Kabel in dem Außengehäuse fixiert ist.
  • Da das Verbindungselement gemäß der Weiterbildung aus einem beliebig herstellbaren rohrförmigen Außengehäuse und einem in dem Außengehäuse aufgenommenen handelsüblichen elektrischen Kabel oder Kabelrohling bestehen kann, kann es im Gegensatz zu den bekannten gedrehten Verbindungselementen des Standes der Technik kostengünstig herstellbar sein. Das Verbindungselement kann sich somit insbesondere für eine Massenfertigung eignen. Bei dem Verbindungselement kann es sich im Rahmen der Erfindung allerdings auch um ein Drehteil handeln.
  • Dadurch, dass das Außengehäuse gemäß der Weiterbildung umgeformt, d. h. plastisch gezielt in eine andere Form gebracht werden kann, ohne dabei Material von dem Außengehäuse zu entfernen oder hinzuzufügen, kann eine hohe mechanische Haltekraft des elektrischen Kabels in dem Außengehäuse bereitgestellt werden, trotz ggf. vorhandener hoher Fertigungstoleranzen des Außengehäuses und/oder des elektrischen Kabels. Es kann somit insbesondere ein Außengehäuse und/oder ein elektrisches Kabel verwendet werden, das vergleichsweise große Fertigungstoleranzen aufweist, da ein entsprechendes Spiel zwischen dem Außengehäuse und dem elektrischen Kabel durch die anschließende Umformung ausgeglichen werden kann.
  • Ferner kann durch die Umformung die elektrische Anpassung zur Übertragung von Signalen im Hochfrequenzbereich ggf. optimiert werden.
  • Das Verbindungselement kann insbesondere zur Übertragung von elektrischen Signalen in der Hochfrequenztechnik vorteilhaft verwendbar sein. Grundsätzlich kann sich das Verbindungselement allerdings für beliebige Signal- und/oder Energieübertragungen in der gesamten Elektrotechnik eignen.
  • Vorzugsweise kann sich das Verbindungselement zur mechanischen und elektrischen Verbindung zweier Leiterplatten eignen. Grundsätzlich kann das Verbindungselement allerdings auch zur mechanischen und elektrischen Verbindung sonstiger elektrischer oder elektronischer Baugruppen vorgesehen sein, beispielsweise zur Verbindung zwischen Steuergeräten, Filtern, Antennen oder sonstigen Modulen untereinander. Zur Vereinfachung wird die Erfindung nachfolgend zur elektrischen und mechanischen Verbindung zweier Leiterplatten beschrieben. Der Begriff "Leiterplatte" kann von einem Fachmann allerdings ohne Weiteres auf eine beliebige elektrische oder elektronische Baugruppe bezogen und entsprechend substituiert werden.
  • Das Außengehäuse des Verbindungselements kann im Rahmen der Erfindung als Außenleiter des Verbindungselements bei der Übertragung elektrischer Signale mittels des Innenleiters des elektrischen Kabels zwischen den Leiterplatten dienen.
  • In einer Ausgestaltung des Verbindungselements kann vorgesehen sein, dass das Außengehäuse an einem ersten Ende einen ersten Steckverbinder und einem zweiten Ende einen zweiten Steckverbinder zur Verbindung mit einem jeweiligen Gegensteckverbinder einer elektrischen Baugruppe, insbesondere einer Leiterplatte, aufweist.
  • Die Steckverbinder an den Enden des Außengehäuses können in einer besonders einfachen und insbesondere zur Verbindung von Leiterplatten bevorzugten Ausgestaltung auch dadurch ausgebildet sein, dass die Enden des Außengehäuses aufgeweitet sind und dadurch ein Steckverbinder ausgebildet wird. Der Innenleiter (beispielsweise des elektrischen Kabels) kann ggf. ausgehend von den Enden in einem vorderen, für die Kontaktierung geeigneten Abschnitt aus dem Dielektrikum herausragen bzw. das Dielektrikum kann in diesem vorderen Abschnitt entfernt sein.
  • Die Steckverbinder an den jeweiligen Enden des Außengehäuses können auch als "Köpfe" des Verbindungselements und der zwischen den Steckverbindern liegende Bereich als "Adapter" bezeichnet werden.
  • Die an den Enden des Außengehäuses ausgebildeten Steckverbinder können als Schnittstellen zur Verbindung mit beliebigen anderen Steckverbindern bzw. Gegensteckverbindern ausgebildet sein.
  • Die Steckverbinder an den Enden des Außengehäuses sind vorzugsweise rund und koaxial ausgebildet. Durch die Steckverbindung zwischen einem Steckverbinder und einem jeweiligen Gegensteckverbinder kann das Verbindungselement mechanisch und elektrisch an die entsprechende Leiterplatte (oder eine sonstige, beliebige elektrische Baugruppe) angebunden sein.
  • Das Verbindungselement, das Außengehäuse und/oder der Innenleiter kann bzw. können auch durch eine Ausnehmung in wenigstens einer der Leiterplatten hindurchgeführt und beispielsweise auf der der Eintrittsseite gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte fixiert bzw. angebunden werden.
  • Es kann auch vorgesehen sein, den Innenleiter und/oder das Außengehäuse des Verbindungselements durch Löten, Crimpen, Pressen oder eine sonstige Verbindungstechnik direkt mit der jeweiligen Leiterplatte bzw. einem elektrischen Bauteil, einem Streifenleiter oder einem Lötpad zu verbinden. Auch die Verwendung einer Steckverbindung einerseits und einer direkten Anbindung andererseits kann vorgesehen sein. Auf die spezifische Verbindungstechnik kommt es im Rahmen der Erfindung nicht an. Die Verwendung von Steckverbindern und Gegensteckverbindern ist jedoch besonders vorteilhaft.
  • Das Verbindungselement kann somit insbesondere mit einem ersten Ende mit einer ersten Leiterplatte und mit einem zweiten Ende mit einer zweiten Leiterplatte elektrisch leitfähig verbunden sein, um einen elektrischen Pfad auszubilden. Der elektrische Pfad kann zur Übertragung elektrischer Signale, insbesondere hochfrequenter Signale, und/oder zur elektrischen Energieübertragung verwendbar sein.
  • Vorzugsweise sind der erste Steckverbinder und der zweite Steckverbinder voneinander abweichend ausgebildet. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass sich der Außendurchmesser des ersten Kontaktbereichs des ersten Steckverbinders in Richtung auf das erste Ende des Verbindungselements erweitert, wohingegen der Außendurchmesser des ersten Kontaktbereichs des zweiten Steckverbinders konstant bleibt, beispielsweise zylindrisch auf das zweite Ende des Verbindungselements zuläuft.
  • In einer Ausgestaltung des Verbindungselements kann vorgesehen sein, dass das elektrisch leitfähige Material des Außengehäuses nichtmagnetisch ist. Vorzugsweise ist das elektrisch leitfähige Material des Außengehäuses aus einem nichtmagnetischen Metall, besonders bevorzugt aus Messing, gebildet.
  • Der Begriff "nichtmagnetisch" bezieht sich auf ein Material, auf das ein Magnetfeld nahezu keine bis keine Wirkung hat. Die Eigenschaft einer vernachlässigbaren magnetischen Beeinflussbarkeit wird mitunter auch als "amagnetisch" oder "unmagnetisch" bezeichnet. Vorzugsweise handelt es sich um ein nicht ferromagnetisches Material. Insbesondere haben sich die magnetischen Eigenschaften von Buntmetallen bzw. Nichteisenmetallen (NE-Metall), insbesondere Messing oder Zinnbronze, im Rahmen von Hochfrequenzsimulationen erfindungsgemäß als besonders geeignet herausgestellt. Es können aber auch andere Materialien, insbesondere aber nichtmagnetische oder schwach magnetische Metalle, beispielsweise auch diverse Edelstähle, vorgesehen sein.
  • In einer Ausgestaltung des Verbindungselements kann vorgesehen sein, dass das elektrische Kabel und/oder das Verbindungselement konzentrisch und vorzugsweise aus genau einem Innenleiter und einem Dielektrikum, welches den Kabelmantel bildet, ausgebildet ist.
  • Es kann auch ein elektrisches Kabel vorgesehen sein, das neben einem Innenleiter auch noch einen Außenleiter aufweist, wobei der Innenleiter und der Außenleiter durch einen Isolator getrennt sind und das elektrische Kabel ferner einen den Außenleiter umhüllenden Kabelmantel bzw. das erfindungsgemäße "Dielektrikum" aufweist.
  • Da zur Verbindung zwischen elektrischen Leiterplatten in der Regel pro Verbindungselement ein einzelner Übertragungskanal bereitgestellt werden soll, hat sich aber die Verwendung eines elektrischen Kabels, das durch genau einen Innenleiter und ein den Innenleiter umhüllenden Dielektrikum bzw. Kabelmantel gebildet ist, als besonders geeignet herausgestellt.
  • Ein konzentrischer Aufbau eignet sich insbesondere zur Verwendung in der Hochfrequenztechnik.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung kann allerdings auch vorgesehen sein, dass das elektrische Kabel und/oder das Verbindungselement wenigstens ein Innenleiterpaar zur differenziellen Signalübertragung aufweist.
  • Die Innenleiterpaare können insbesondere entlang der Längsachse des Verbindungselement bzw. des Kabels verdrillt verlaufen (in der Art eines "Twisted-Pair"-Kabels). Die Innenleiterpaare können jedoch auch parallel geführt sein ("Parallel Pair").
  • Bei Verwendung mehrerer Innenleiter können die jeweiligen Innenleiter jeweils einzeln voneinander Isoliert sein, insbesondere von einem jeweiligen Isolator umgeben sein. Das erfindungsgemäße Dielektrikum kann die mehreren Innenleiter dann insgesamt einhüllen, beispielsweise in der Art eines Kabelmantels.
  • Es kann/können ein einzelnes Innenleiterpaar oder auch mehrere Innenleiterpaare, beispielsweise zwei, drei vier oder noch mehr Innenleiterpaare zur differentiellen Signalübertragung vorgesehen sein.
  • Es kann vorgesehen sein, dass mehrere Abschnitte des Außengehäuses entlang der Längsachse des Außengehäuses umgeformt sind, wobei die Abschnitte entlang der Längsachse und/oder radial auf der Außenfläche des Außengehäuses verteilt angeordnet sein können, beispielsweise in der Art von Kerben.
  • In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Verbindungselements kann allerdings vorgesehen sein, dass das Außengehäuse entlang genau eines zusammenhängenden Abschnitts des Außengehäuses umgeformt ist.
  • Insbesondere bei Verwendung des Verbindungselements zur Übertragung von hochfrequenten bzw. hochbitratigen Signalen kann eine gleichmäßige Umformung und insbesondere eine Umformung eines möglichst langen, zusammenhängenden Abschnitts von Vorteil sein, um die elektrischen Signale störungsfrei, insbesondere reflexionsfrei, zu übertragen.
  • Beispielsweise kann eine Sicherung bzw. mechanische Fixierung des elektrischen Kabels mittels Kerben eine elektrische Störstelle darstellen, was durch eine Umformung eines einzigen Abschnitts, der sich vorzugsweise zwischen den Steckverbindern des Verbindungselements erstreckt, bestmöglichst vermieden werden kann.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass sich der wenigstens eine zusammenhängende Abschnitt, entlang dem das Außengehäuse umgeformt ist, zumindest entlang 50% der Gesamtlänge des Außengehäuses, vorzugsweise zumindest entlang 75% der Gesamtlänge des Außengehäuses, besonders bevorzugt zumindest entlang 90% der Gesamtlänge des Außengehäuses und ganz besonders bevorzugt vollständig bzw. über die volle Länge zwischen den Steckverbindern des Außengehäuses erstreckt.
  • Die vorgenannten Werte, die der wenigstens eine zusammenhängende Abschnitt vorzugsweise entlang der Gesamtlänge des Außengehäuses einnimmt, können durch einen einzelnen zusammenhängenden Abschnitt oder auch verteilt auf mehrere Abschnitte erreicht werden. Zu bevorzugen ist jedoch die Ausbildung eines zusammenhängenden einzelnen Abschnitts.
  • Vorzugsweise erstreckt sich der Abschnitt, entlang dem das Außengehäuse umgeformt ist, mittig zwischen den Steckverbindern des Außengehäuses oder mittig zwischen den beiden Enden des Außengehäuses.
  • Zur Bereitstellung eines möglichst störstellenfreien und somit für die Hochfrequenztechnik besonders geeigneten Verbindungselements ist es besonders vorteilhaft, das Außengehäuse entlang eines zusammenhängenden Abschnitts umzuformen, der sich vollständig zwischen den Steckverbindern des Außengehäuses erstreckt.
  • Es kann ein Übergangsbereich mit veränderlichem Außendurchmesser zwischen den Steckverbindern, insbesondere runden Steckverbindern mit einem ersten Durchmesser, und dem umgeformten Abschnitt des Außengehäuses mit einem zweiten Durchmesser vorgesehen sein.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verbindungselements kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Abschnitt des Außengehäuses derart umgeformt ist, dass der Querschnitt des Außengehäuses in dem umgeformten Abschnitt einen Umfang aufweist, der nicht kreisförmig verläuft.
  • Vorzugsweise ist die Grundform des rohrförmigen Außengehäuses bzw. dessen Querschnitt rund bzw. der Umfang bildet einen Kreis (auch als Kreisrand bezeichnet) und wird durch das Umformen zumindest in dem wenigstens einen Abschnitt in eine andere Form gebracht. Eine runde Geometrie bzw. ein kreisförmiger Umfang eignet sich aufgrund des gleichmäßigen Abstands der Wandung des Außengehäuses zu dem Innenleiter besonders zur Verwendung in der Hochfrequenztechnik, weshalb eine runde Grundform als Ausgangspunkt für das Außengehäuse besonders bevorzugt sein kann.
  • In einer Ausgestaltung des Verbindungselements kann vorgesehen sein, dass der Querschnitt in dem umgeformten Abschnitt zwei, drei, vier, fünf, sechs oder mehr gleichmäßig entlang des Umfangs verteilte Winkelsegmente mit einem gleichen, vorzugsweise konstanten Radius und/oder einer gleichen Bogenlänge aufweist.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die entlang des Umfangs verteilten Winkelsegmente einen gleichen Radius und/oder eine gleiche Bogenlänge aufweisen.
  • Vorzugsweise weisen die Winkelsegmente einen konstanten Radius auf. Der Radius der Winkelsegmente kann entlang des Umfangs des Winkelsegments jedoch auch variabel sein, beispielsweise einer elliptischer Form folgen.
  • Eine Ausbildung der Winkelsegmente mit gleichen Radien und gleichen Bogenlängen ist zwar zu bevorzugen, es kann sich jedoch auch bereits dann eine Fixierung des elektrischen Kabels mit ausreichenden Übertragungseigenschaften ergeben, wenn die Winkelsegmente einen gleichen Radius oder eine gleiche Bogenlänge aufweisen.
  • Weitere Varianten hierzu, die ebenfalls zu einer Fixierung des Kabels in dem Außengehäuse führen und ausreichende Übertragungseigenschaften sicherstellen können, sind nachfolgend noch dargestellt. Gleichwohl ist es zu bevorzugen, wenn die Winkelsegmente einen gleichen Radius, vorzugsweise einen konstanten Radius und eine gleiche Bogenlänge aufweisen.
  • Dadurch wird das Verbindungselement in dem wenigstens einen Abschnitt in eine Form gebracht, die eine Querschnittsgeometrie aufweist, bei denen die Winkelsegmente aufgrund der Koaxialität ausgezeichnete Hochfrequenz-Übertragungseigenschaften aufweisen. Zwischen den Winkelsegmenten mit dem gleichen, vorzugsweise konstanten Radius und der gleichen Bogenlänge können jeweils (Ausgleichs-)Winkelsegmente vorgesehen sein, welche die bei dem Umformungsvorgang verdrängte Masse aus den Winkelsegmenten mit dem gleichen Radius und der gleichen Bogenlänge aufnehmen. Es hat sich gezeigt, dass die (Ausgleichs-)Winkelsegmente die elektrischen Übertragungseigenschaften des Verbindungselements nur vernachlässigbar verschlechtern. Die Fixierung des elektrischen Kabels mit Hilfe der Winkelsegmente, die jeweils einen gleichen Radius und eine gleiche Bogenlänge aufweisen, ergibt jedoch eine hohe Haltekraft, ermöglicht eine einfache Herstellung und weist, wie bereits ausgeführt, ausgezeichnete Hochfrequenz-Übertragungseigenschaften auf. Vorzugsweise sind genau drei entlang des Umfangs verteilte Winkelsegmente mit einem gleichem, vorzugsweise konstanten Radius und einer gleichen Bogenlänge vorgesehen, zwischen denen jeweils (Ausgleichs-)Winkelsegmente ausgebildet sind.
  • Die Winkelsegmente sind vorzugsweise identisch ausgebildet und weisen einen identischen, konstanten Radius und eine gleiche Bogenlänge auf. Es ist jedoch auch möglich, dass die Winkelsegmente nur einen jeweils gleichen, konstanten Radius oder jeweils eine gleiche Bogenlänge aufweisen.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, dass die Winkelsegmente einen identischen, jedoch nicht konstanten Radius aufweisen. Beispielsweise können die Winkelsegmente entlang ihrer Bogenlänge bzw. des von diesen eingenommenen Umfangs einen Verlauf aufweisen, der keinem konstanten Radius entspricht. Beispielsweise kann ein elliptischer Verlauf oder ein anderer Verlauf vorgesehen sein.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Winkelsegmente entlang des Umfangs bzw. entlang des Bogens unterschiedliche Verläufe aufweisen, das heißt, dass beispielsweise ein Teil der Winkelsegmente einen konstanten Radius und ein anderer Teil einen variablen Radius aufweist. Es ist bei dieser Ausgestaltung besonders von Vorteil, wenn die verschiedenen Winkelsegmente symmetrisch angeordnet sind, beispielsweise derart, dass die Winkelsegmente mit abweichenden Verläufen jeweils alternierend angeordnet sind. Vorgesehen sein kann auch, dass die Winkelsegmente paarweise angeordnet sind derart, dass sich immer zwei identische Winkelsegmente spiegelbildlich gegenüber liegen.
  • Analog können die Winkelsegmente auch unterschiedliche Bogenlängen aufweisen, wobei die Winkelsegmente vorzugsweise wiederum symmetrisch angeordnet sind, beispielsweise derart, dass Winkelsegmente mit abweichenden Bogenlängen alternierend angeordnet sind und/oder dass Winkelsegmente mit identischen Bogenlängen paarweise angeordnet sind und spiegelbildlich um die Längsachse des Verbindungselements angeordnet sind.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Abschnitt des Außengehäuses derart umgeformt ist, dass der Querschnitt des Außengehäuses in dem umgeformten Abschnitt einer Gleichdicke, vorzugsweise einem Reuleaux-Dreieck, entspricht.
  • Bei einer "Gleichdicke" handelt es sich um eine Kurve mit konstanter Breite, deren geschlossene Linie in jeder Lage innerhalb eines entsprechenden Quadrats stets alle vier Seiten berührt.
  • Hierdurch entsteht eine spezifische Geometrie des Außengehäuses, die eine hohe mechanische Haltekraft sicherstellt bei dennoch ausreichender Koaxialität zur Sicherstellung einer guten Signalübertragung - insbesondere für die Hochfrequenztechnik.
  • Eine Gleichdicke-Geometrie kann besonders gute elektrische Eigenschaften hervorrufen, da hierdurch Bereiche mit genauem Abstand zum Innenleiter für eine geeignete elektrische Anpassung sorgen können. In den Eckbereichen kann die Volumenschwankung des Isolierteils bzw. des Dielektrikums und die Durchmesserschwankung des Außengehäuses ausgeglichen werden, ohne die elektrische Anpassung unzulässig zu verfälschen.
  • Grundsätzlich kann auch eine Gleichdicke mit einer höheren Anzahl von Seitenflächen als bei einem Reuleaux-Dreieck vorgesehen sein. Beispielsweise kann eine Gleichdicke mit vier, fünf, sechs, sieben, acht oder noch mehr Seitenflächen vorgesehen sein.
  • Es kann aber auch eine Gleichdicke mit nur zwei Seitenflächen vorgesehen sein, ähnlich einer Ellipse. Diese Geometrie ist jedoch in der Regel nicht bevorzugt.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Außengehäuse durch Prägen bzw. Pressen oder Walzen umgeformt ist.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verbindungselements kann insbesondere vorgesehen sein dass, wenn das Außengehäuse in dem oder den Abschnitten jeweils an drei gleichmäßig äquidistanten Winkelabständen entlang des Umfangs verteilten Umfangsabschnitten radial derart eingeprägt oder gewalzt ist, drei auf Abstand zueinander angeordnete Umfangsabschnitte mit einem gleichen, vorzugsweise konstanten Radius und gleicher Bogenlänge ausgebildet sind.
  • Durch eine derartige Ausgestaltung ergibt sich eine hohe Haltekraft bei gleichzeitig ausgezeichneten Hochfrequenz-Übertragungseigenschaften.
  • Vorzugsweise werden drei Prägebacken bzw. Prägestempel verwendet, die in einem entsprechenden Präge- bzw. Pressvorgang die ursprünglich runde Querschnittsgeometrie des Außengehäuses in die Gleichdick-Querschnittsgeometrie, insbesondere das Reuleaux-Dreieck, überführen.
  • Grundsätzlich kann ein Verbindungselement mit einer Querschnittsgeometrie vorgesehen sein, die in zumindest drei Winkelsegmenten eine Koaxialität, d. h. Winkelsegmente mit konstantem Radius, aufweist. In diesen Bereichen kann das Verbindungselement ausgezeichnete Übertragungseigenschaften für die Hochfrequenztechnik aufweisen. Die geringfügig verschlechterte Koaxialität in den übrigen Segmenten verschlechtert die elektrische Performanz des gesamten Verbindungselements dann lediglich vernachlässigbar.
  • Der Gesamtdurchmesser des Verbindungselements im entlang der Längsachse des Verbindungselements umgeformten Abschnitt kann beispielsweise 2 bis 8 mm betragen, vorzugsweise 2,5 bis 4 mm, besonders bevorzugt etwa 3 mm. Der Durchmesser des elektrischen Kabels kann beispielsweise 1 bis 7 mm, vorzugsweise 1,5 bis 2,5 mm, besonders bevorzugt etwa 1,8 mm, betragen. Der Durchmesser des Innenleiters kann beispielsweise 0,5 mm bis 1 mm, vorzugsweise etwa 0,7 mm betragen. Die Länge des Verbindungselements kann beispielsweise 7 bis 60 mm betragen, vorzugsweise 7 bis 20 mm, besonders bevorzugt etwa 10 mm. Grundsätzlich kann der Fachmann die Maße des Verbindungselements aber beliebig gestalten, insbesondere im Hinblick auf die jeweilige Anwendung und den Abstand der zu verbindenden Leiterplatten oder elektrischen Baugruppen.
  • Die Erfindung betrifft ferner eine Baugruppenverbindung zur Verbindung einer ersten elektrischen Baugruppe und einer zweiten elektrischen Baugruppe, aufweisend ein Verbindungselement mit einem an einem ersten Ende angeordneten, ersten Steckverbinder und einem an einem zweiten Ende angeordneten, zweiten elektrischen Steckverbinder. Die Baugruppenverbindung weist ferner einen ersten Gegensteckverbinder und einen zweiten Gegensteckverbinder auf, wobei die Gegensteckverbinder zur Verbindung mit den Steckverbindern des Verbindungselements und zur Verbindung mit jeweils einer elektrischen Baugruppe ausgebildet sind.
  • Es können zur Verbindung der ersten elektrischen Baugruppe mit der zweiten elektrischen Baugruppe auch mehrere Baugruppenverbindungen vorgesehen sein.
  • Im Rahmen der erfindungsgemäßen Baugruppenverbindung ist vorgesehen, dass der erste Gegensteckverbinder Kontaktfedern und der erste Steckverbinder ein elektrisch leitfähiges Außengehäuse mit einem ersten, zumindest teilringförmig umlaufenden Kontaktbereich aufweist. Die Kontaktfedern wirken über den ersten Kontaktbereich auf das Außengehäuse ein, um eine elektrische Kontaktierung und eine mechanische Verbindung zwischen dem ersten Steckverbinder und dem ersten Gegensteckverbinder herzustellen.
  • Hinsichtlich der erfindungsgemäßen Baugruppenverbindung ist vorgesehen, dass die Kontaktfedern derart auf den ersten Kontaktbereich einwirken, dass das Außengehäuse mit einer entlang einer Längsachse des ersten Gegensteckverbinders wirkenden Axialkraft beaufschlagt ist, die das Außengehäuse gegen einen axialen Endanschlag des ersten Gegensteckverbinders drückt. Alternativ oder zusätzlich ist vorgesehen, dass die Kontaktfedern derart gestaltet sind, dass diese auf den ersten Kontaktbereich und auf einen zweiten, zumindest teilringförmig umlaufenden Kontaktbereich des Außengehäuses, der zu dem ersten Kontaktbereich entlang einer Längsachse des Verbindungselements axial versetzt ist, jeweils eine orthogonal zu der Längsachse des ersten Gegensteckverbinders wirkende Radialkraft auf das Außengehäuse aufbringen.
  • Hinsichtlich der erfindungsgemäßen Baugruppenverbindung kann insbesondere vorgesehen sein, dass sich der Außendurchmesser des ersten Kontaktebereichs in Richtung auf das erste Ende des Verbindungselements erweitert und/oder dass die Kontaktfedern derart gestaltet sind, dass diese über den zweiten Kontaktbereich auf das Außengehäuse einwirken.
  • Erfindungsgemäß kann eine Selbstzentrierung des Verbindungselements erfolgen, indem auf das Verbindungselement in seinem Kontaktierungsbereich mit dem ersten Gegensteckverbinder eine axiale und gleichzeitig eine radialen Kraftkomponente einwirkt.
  • In einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass der zweite Steckverbinder abweichend von dem ersten Steckverbinder ausgebildet ist, vorzugsweise einen ersten, zumindest teilringförmig umlaufenden Kontaktbereich aufweist, der entlang der Längsachse des Verbindungselements zylindrisch verläuft.
  • Die Erfindung betrifft auch eine Leiterplattenanordnung, aufweisend wenigstens eine erste Leiterplatte und eine zweite Leiterplatte, wobei die Leiterplatten in unterschiedlichen Ebenen parallel zueinander verlaufend angeordnet sind.
  • Insbesondere verlaufen die mit elektrischen Bauteilen bestückbaren Oberflächen der Leiterplatten zueinander parallel.
  • Die Leiterplattenanordnung kann eine beliebige Anzahl Leiterplatten umfassen, mindestens jedoch zwei. Auch wenn die Erfindung nachfolgend zur Veranschaulichung im Wesentlichen zur Verbindung von zwei elektrischen Leiterplatten beschrieben ist, kann die Leiterplattenanordnung beispielsweise aber auch drei Leiterplatten, vier Leiterplatten, fünf Leiterplatten oder noch mehr Leiterplatten umfassen.
  • Vorzugsweise sind die miteinander zu verbindenden Leiterplatten in unterschiedlichen Ebenen parallel zueinander angeordnet. Insbesondere eine toleranzbedingte Abweichung von der parallelen Anordnung, beispielsweise von bis zu 10°, vorzugsweise von bis zu 5° und besonders bevorzugt von bis zu 4°, ist vorliegend als von dem Begriff "parallel" umfasst zu verstehen.
  • Die Leiterplatten können direkt aneinander anliegen oder vorzugsweise voneinander beabstandet sein, insbesondere einen Spalt zwischeneinander aufweisen.
  • Hinsichtlich der Leiterplattenanordnung ist vorgesehen, dass zwischen den Leiterplatten wenigstens ein Verbindungselement angeordnet ist, um die Leiterplatten elektrisch miteinander zu verbinden, wobei das Verbindungselement ein elektrisch leitfähiges Außengehäuse aufweist. Ferner weist zumindest eine der Leiterplatten einen ersten elektrischen Gegensteckverbinder mit Kontaktfedern auf, wobei die Kontaktfedern über einen ersten, zumindest teilringförmig umlaufenden Kontaktbereich eines an einem ersten Ende des Verbindungselements angeordneten, ersten elektrischen Steckverbinder auf das Außengehäuse einwirken, um eine elektrische Kontaktierung und eine mechanische Verbindung zwischen dem ersten Steckverbinder und dem ersten Gegensteckverbinder herzustellen.
  • Hinsichtlich der erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung ist außerdem vorgesehen, dass die Kontaktfedern derart auf den ersten Kontaktbereich einwirken, dass das Außengehäuse mit einer entlang einer Längsachse des ersten Gegensteckverbinders wirkenden Axialkraft beaufschlagt ist, die das Außengehäuse gegen einen axialen Endanschlag des ersten Gegensteckverbinders drückt. Alternativ oder zusätzlich ist vorgesehen, dass die Kontaktfedern derart gestaltet sind, dass diese auf den ersten Kontaktbereich und auf einen zweiten, zumindest teilringförmig umlaufenden Kontaktbereich des Außengehäuses, der zu dem ersten Kontaktbereich entlang einer Längsachse des Verbindungselements axial versetzt ist, jeweils eine orthogonal zu der Längsachse des ersten Gegensteckverbinders wirkende Radialkraft auf das Außengehäuse aufbringen.
  • Hinsichtlich der erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung kann insbesondere vorgesehen sein, dass sich der Außendurchmesser des ersten Kontaktbereichs in Richtung auf das erste Ende des Verbindungselements erweitert und/oder dass die Kontaktfedern derart gestaltet sind, dass diese über den zweiten Kontaktbereich auf das Außengehäuse einwirken.
  • Durch die Ausgestaltung des sich in Richtung auf das erste Ende des Verbindungselements verbreiternden ersten Kontaktbereichs kann die von den einzelnen Kontaktfedern normal (senkrecht auf den ersten Kontaktbereich des Verbindungsbereichs) wirkende Kontaktkraft im Gegensatz zum Stand der Technik eine radiale und gleichzeitig eine axiale Kraftkomponente aufweisen. Die axiale Komponente der Kontaktkraft kann eine zu der ersten elektrischen Baugruppe senkrechte Orientierung des Verbindungselements und damit eine Selbstzentrierung des Verbindungselements in dem ersten Gegensteckverbinder ermöglichen.
  • Das Verbindungselement (ohne Gegensteckverbinder) kann auch als Adapterteil bzw. "Bullet" bezeichnet werden und wird mit seinen jeweiligen Enden an der jeweiligen Leiterplatte angebunden bzw. in einen entsprechenden Gegensteckverbinder der Leiterplatte oder unmittelbar in die Leiterplatte gesteckt.
  • Bei der Leiterplattenanordnung kann zur Verbindung der Leiterplatten wenigstens ein Verbindungselement vorgesehen sein, grundsätzlich kann allerdings eine beliebige Anzahl Verbindungselemente vorgesehen sein, beispielsweise zwei Verbindungselemente, drei Verbindungselemente, vier Verbindungselemente, fünf Verbindungselemente, zehn Verbindungselemente, fünfzig Verbindungselemente, einhundert Verbindungselemente oder noch mehr Verbindungselemente. Grundsätzlich vermag der Fachmann die Anzahl verwendeter Verbindungselemente in Abhängigkeit der Anzahl zu übertragender elektrischer Signale, beispielsweise der Anzahl notwendiger Kanäle, festzulegen.
  • Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Verbindungselements zur Verbindung einer ersten elektrischen Baugruppe mit einer zweiten elektrischen Baugruppe, wonach ein elektrisches Kabel, aufweisend wenigstens einen Innenleiter und ein den wenigstens einen Innenleiter umhüllendes Dielektrikum entlang einer Längsachse in ein starres, rohrförmiges Außengehäuse eingeschoben wird. Das Außengehäuse wird aus einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt, wobei wenigstens ein Abschnitt des Außengehäuses entlang der Längsachse nach dem Einschieben des elektrischen Kabels derart umgeformt wird, dass das elektrische Kabel in dem Außengehäuse fixiert ist.
  • Es kann somit ein Umform- und ein Fügeverfahren zum Aufbau eines Verbindungselements für eine Leiterplattenanordnung vorgesehen sein.
  • Vorzugsweise wird der Innendurchmesser des Außengehäuses größer ausgelegt als der Außendurchmesser des elektrischen Kabels. Hierdurch kann ein besonders leichtes Fügen bzw. Einbringen des elektrischen Kabels in das Außengehäuse ermöglicht werden (Spielpassung). Beispielsweise kann der Außendurchmesser des Tiefziehteils 0,1% bis 0,5% größer sein als der Außendurchmesser des elektrischen Kabels, beispielsweise auch bis zu 1 %, 2%, 3%, 5% oder noch größer sein als der Außendurchmesser des elektrischen Kabels.
  • Bei der Montage eines Verbindungselements kann ein Kabelrohling bzw. ein elektrisches Kabel mit einem vorzugsweise gezogenen Rohr gefügt werden. Vorzugsweise kann der Fügeprozess unter Spielpassung erfolgen, wonach das Rohr bzw. das Außengehäuse anschließend radial gestaucht wird. Der durch das Umformen resultierende Querschnitt kann dabei insbesondere derart ausgebildet sein, dass sowohl die mechanischen als auch die elektrischen Eigenschaften des Verbindungselements optimiert werden. Hierzu können beispielsweise vorab Hochfrequenzsimulationen verwendet werden.
  • Durch die Optimierung der elektrischen Eigenschaften des Verbindungselements bei gleichzeitig hoher mechanischer Haltekraft des elektrischen Kabels in dem Außengehäuse kann erfindungsgemäß ein Verbindungselement mit besonders schneller und störungsfreier Datenübertragung bereitgestellt werden. Ferner kann der Aufbau des Verbindungselements kostengünstig und somit für eine Massenproduktion geeignet sein.
  • Insbesondere da eine Fixierung des elektrischen Kabels in dem Außengehäuse durch dessen Umformung erfolgt, können am Isolierteil bzw. am Dielektrikum auch keine Späne, Abschabungen oder sonstige abrasive Beschädigungen während der Herstellung des Verbindungselements auftreten.
  • Vorzugsweise wird das elektrische Kabel aus genau einem Innenleiter, insbesondere einem metallischen Innenleiter, hergestellt, der anschließend mit einem nichtleitenden Material bzw. einem Dielektrikum umspritzt wird. Grundsätzlich kann das elektrische Kabel auch noch weitere Innenleiter aufweisen. Vorzugsweise wird ein konzentrisches Kabel verwendet.
  • In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Außengehäuse aus einem metallischen Rohling tiefgezogen, fließgepresst oder gedreht wird.
  • Insbesondere ein Tiefziehen des Außengehäuses hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, da das Außengehäuse in diesem Fall vergleichsweise kostengünstig herstellbar ist und es aufgrund der erfindungsgemäßen Umformung zur Fixierung des elektrischen Kabels auf die durch das Tiefziehen ggf. resultierenden großen Toleranzen bzw. Sollmaßabweichungen nicht sonderlich ankommt.
  • In einer Ausgestaltung kann ferner vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Abschnitt des Außengehäuses durch Prägen und/oder Walzen umgeformt wird.
  • Grundsätzlich kann allerdings ein beliebiges Umformverfahren bzw. eine beliebige Umformtechnik vorgesehen sein, beispielsweise auch Biegen. Besonders eignet sich jedoch eine Präge- oder Walztechnik. Durch die nachträgliche Umformung des Außengehäuses kann das elektrische Kabel auch mit größeren Durchmessertoleranzen gefügt werden, wobei dennoch eine gute mechanische Festhaltung sowie eine optimale elektrische Auslegung erfolgen kann. Ein Umformen des Außengehäuses ist im Rahmen der Erfindung allerdings nicht unbedingt erforderlich.
  • Es kann ein axialer Walzprozess, d. h. ein Walzen entlang der Längsachse des Außengehäuses, vorgesehen sein.
  • Es kann aber auch ein radialer Walzprozess vorgesehen sein, bei dem radial oder tangential entlang dem Außenumfang des Außengehäuses gewalzt wird.
  • Grundsätzlich kann vorgesehen sein, den Abschnitt des Außengehäuses durch Längswalzen, Reckwalzen, Querwalzen, Ringwalzen und/oder Schrägwalzen umzuformen.
  • In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Abschnitt des Außengehäuses durch Prägen unter Verwendung von zwei oder mehr Prägebacken, vorzugsweise drei oder mehr Prägebacken, umgeformt wird. Vorzugsweise erfolgt die Umformung derart, dass der Querschnitt des umgeformten Abschnitts einer Gleichdicke, vorzugsweise einem Reuleaux-Dreieck, entspricht.
  • Vorzugsweise entspricht die Anzahl der Prägebacken der Anzahl Seitenflächen der Gleichdicke; beispielsweise sind also drei Prägebacken zur Umformung des Querschnitts in ein Reuleaux-Dreieck vorgesehen.
  • Der Querschnitt des Außengehäuses kann sowohl Bereiche aufweisen, die durch die geschlossenen Prägestempel bzw. Prägebacken sehr genau definiert werden und in denen die mechanischen und elektrischen Eigenschaften dominieren, als auch Bereiche, die die Bauteiltoleranzen und das Passungsspiel ausgleichen.
  • Anstelle von Prägebacken bzw. Prägestempeln können auch sonstige geeignet ausgelegte Press - oder Prägewerkzeuge verwendet werden.
  • In einer Ausgestaltung kann insbesondere vorgesehen sein, dass die wenigstens zwei Prägebacken jeweils einen mittleren, eine Prägefläche ausbildenden Bereich aufweisen, deren Verlauf dem Verlauf des Umfangs des Querschnitts des Außengehäuses nach dem Prägen entspricht, und wobei der Verlauf der Prägebacken in den Außenbereichen um den mittleren Bereich herum jeweils nach außen zurückversetzt ist, um durch das Prägen verdrängtes Material des Außengehäuses während des Prägens aufzunehmen.
  • Ein hinsichtlich des mittleren Bereichs des Querschnitts der Prägebacken zurückversetzter Bereich eignet sich insbesondere, um toleranzbedingt verdrängtes Material des Außengehäuses aufzunehmen.
  • Der Prägestempel bzw. jede Prägebacke kann in dem mittigen Bereich somit eine Krümmung aufweisen, wobei die Krümmung der Krümmung im jeweils anliegenden Bereich des Außengehäuses am Ende des Prägevorgangs entspricht.
  • In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Außengehäuse in dem oder den Abschnitten jeweils an drei gleichmäßig entlang des Umfangs verteilten Umfangsabschnitten radial derart eingeprägt oder gewalzt wird, dass die drei auf Abstand zueinander angeordneten Umfangsabschnitte mit einem gleichen, vorzugsweise konstanten Radius und gleichen Bogenlängen ausgebildet werden, wobei zwischen jeweils zwei Umfangsabschnitten ein Ausgleichsabschnitt ausgebildet wird, welcher von den eingeprägten oder gewalzten Umfangsabschnitten verdrängtes Material aufnimmt.
  • Der Ausgleichsabschnitt, vorstehend auch bereits als (Ausgleichs-)Umfangsabschnitt bezeichnet, ermöglicht es, dass bei dem Präge- oder Walzvorgang verdrängtes Material ausweichen kann. Die Prägebacken bzw. Prägestempel können entsprechend gestaltet sein.
  • Es kann vorgesehen sein, dass alle Prägebacken in ihrem mittigen Bereich die gleiche Krümmung aufweisen, so dass Winkelsegmente mit einem gleichen, vorzugsweise konstanten Radius und einer gleichen Bogenlänge ausgebildet werden. Der Radius muss nicht zwingend konstant sein. Hier sind auch andere Krümmungen möglich, beispielsweise kann ein elliptischer Verlauf vorgesehen sein. Ein konstanter Radius ist jedoch zu bevorzugen, um besonders gute elektrische Übertragungseigenschaften zu erreichen.
  • Die Prägebacken können gegebenenfalls auch derart ausgebildet sein, dass die Bogenlänge der Winkelsegmente nicht gleich lang ist. Vorzugsweise sind die Prägebacken zumindest derart angeordnet, dass diese das Außengehäuse symmetrisch prägen bzw. einpressen, so dass die Querschnittsfläche des Außengehäuses im geprägten bzw. gepressten Bereich eine symmetrische Form aufweist.
  • Vorzugsweise eignet sich das erfindungsgemäße Verbindungselement zur Übertragung hochfrequenter Signale. Grundsätzlich kann das Verbindungselement allerdings auch zur Übertragung niederfrequenter Signale oder zur Übertragung elektrischer Versorgungssignale verwendet werden.
  • Merkmale, die bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbindung beschrieben wurden, sind selbstverständlich auch für den Gegensteckverbinder, das Verbindungselement, die Baugruppenverbindung und die Leiterplattenanordnung vorteilhaft umsetzbar - und umgekehrt. Ferner können Vorteile, die bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbindung genannt wurden, auch auf den Gegensteckverbinder, das Verbindungselement, die Baugruppenverbindung und die Leiterplattenanordnung bezogen verstanden werden - und umgekehrt.
  • Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass Begriffe, wie "umfassend", "aufweisend" oder "mit", keine anderen Merkmale oder Schritte ausschließen. Ferner schließen Begriffe, wie "ein" oder "das", die auf eine Einzahl von Schritten oder Merkmalen hinweisen, keine Mehrzahl von Schritten oder Merkmalen aus - und umgekehrt.
  • An dieser Stelle sei erwähnt, dass die in den abhängigen Ansprüchen genannten spezifischen Merkmalskombinationen auch für sich genommen in Kombination einzig mit dem Oberbegriff des jeweiligen Anspruchs, auf den diese rückbezogen sind, eigenständige Erfindungen im Rahmen des beanspruchten erfindungsgemäßen Gesamtkonzepts darstellen können. Die Anmelderin behält sich dementsprechend insbesondere vor, die folgenden Gegenstände als unabhängige Erfindung zu beanspruchen:
    • die in Anspruch 4 aufgeführten Merkmale in Kombination mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1;
    • die in Anspruch 5 aufgeführten Merkmale in Kombination mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1;
    • die in Anspruch 6 aufgeführten Merkmale in Kombination mit den in Anspruch 5 aufgeführten Merkmalen und dem Oberbegriff des Anspruchs 1;
    • die in Anspruch 8 aufgeführten Merkmale in Kombination mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1;
    • die in Anspruch 9 aufgeführten Merkmale in Kombination mit den in Anspruch 8 aufgeführten Merkmalen und dem Oberbegriff des Anspruchs 1;
    • die in Anspruch 10 aufgeführten Merkmale in Kombination mit den in Anspruch 8 aufgeführten Merkmalen und dem Oberbegriff des Anspruchs 1;
    • die in Anspruch 13 aufgeführten Merkmale des Verbindungselements in Kombination mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen des Verbindungselements;
    • die in Anspruch 15 aufgeführten Merkmale in Kombination mit dem Oberbegriff des Anspruchs 14.
  • Die weiteren Ansprüche und die in der gesamten Beschreibung genannten Merkmale betreffen vorteilhafte Ausführungsformen und Varianten der oben genannten, unabhängigen Erfindungen.
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben.
  • Die Figuren zeigen jeweils bevorzugte Ausführungsbeispiele, in denen einzelne Merkmale der vorliegenden Erfindung in Kombination miteinander dargestellt sind. Merkmale eines Ausführungsbeispiels sind auch losgelöst von den anderen Merkmalen des gleichen Ausführungsbeispiels umsetzbar und können dementsprechend von einem Fachmann ohne Weiteres zu weiteren sinnvollen Kombinationen und Unterkombinationen mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele verbunden werden.
  • In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Es zeigen schematisch:
    • Figur 1
    eine Leiterplattenanordnung, aufweisend eine erste Leiterplatte und eine zweite Leiterplatte sowie ein zwischen den Leiterplatten angeordnetes Verbindungselement in einer Schnittdarstellung;
    Figur 2
    das Außengehäuse des Verbindungselement der Figur 1 in isometrischer Darstellung;
    Figur 3
    den Querschnitt des Verbindungselements der Figur 1 entlang der in Figur 1 dargestellten Schnittebene III vor dem Umformen durch drei Prägebacken;
    Figur 4
    den Querschnitt des Verbindungselements der Figur 1 entlang der in Figur 1 dargestellten Schnittebene III nach dem Umformen mit den drei Prägebacken;
    Figur 5
    eine isometrische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbindung, aufweisend einen ersten elektrischen Steckverbinder und einen ersten elektrischen Gegensteckverbinder;
    Figur 6
    eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbindung der Figur 5 in einem Zustand vor dem Einführen des ersten Steckverbinders in den ersten Gegensteckverbinder;
    Figur 7
    die elektrische Steckverbindung der Figur 6 nach dem Einführen des ersten Steckverbinders in den ersten Gegensteckverbinder und vor einer erfindungsgemäßen Selbstzentrierung;
    Figur 8
    die elektrische Steckverbindung der Figur 7 nach einer erfindungsgemäßen Selbstzentrieru ng;
    Figur 9
    eine vergrößerte Schnittdarstellung des Kontaktbereichs der elektrischen Steckverbindung der Figur 5 zur Darstellung der Vorspannung der Kontaktfedern;
    Figur 10
    eine vergrößerte Schnittdarstellung des Kontaktbereichs einer elektrischen Steckverbindung gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung mit Kontaktfedern mit hoher Federelastizität;
    Figur 11
    eine Baugruppenverbindung gemäß dem Stand der Technik in einem Zustand nach dem Einstecken des ersten Steckverbinders in den ersten Gegensteckverbinder in einer Seitenansicht;
    Figur 12
    eine erfindungsgemäße Baugruppenverbindung in einem Zustand nach dem Einstecken des ersten Steckverbinders in den ersten Gegensteckverbinder in einer Seitenansicht;
    Figur 13
    die erfindungsgemäße Baugruppenverbindung der Figur 12 in einem vollständig gesteckten Zustand; und
    Figur 14
    eine alternative Ausführungsform des ersten Steckverbinders mit einem ersten Kontaktbereich und einem zweiten Kontaktbereich.
  • In Figur 1 ist in einer Schnittdarstellung eine Leiterplattenanordnung 1 dargestellt. Die Leiterplattenanordnung 1 weist eine erste Leiterplatte 2 und eine zweite Leiterplatte 3 auf, die in unterschiedlichen Ebenen parallel zueinander verlaufend angeordnet sind. Im Rahmen der Erfindung können grundsätzlich aber auch noch weitere Leiterplatten vorgesehen sein.
  • Zwischen den Leiterplatten 2, 3 ist ein Verbindungselement 4 angeordnet, um die Leiterplatten 2, 3 elektrisch miteinander zu verbinden. In Figur 1 ist aus Gründen der Übersicht ein noch nicht zusammengesteckter Zustand des Verbindungselements 4 mit den Leiterplatten 2, 3 dargestellt.
  • Alle in den Zeichnungen dargestellten Größenverhältnisse sind nur beispielhaft zu verstehen, insbesondere die Größenverhältnisse zwischen den Leiterplatten 2, 3, dem Verbindungselement 4 und den nachfolgend noch beschriebenen Gegensteckverbindern 10.1, 10.2, 10.2' untereinander.
  • Grundsätzlich kann eine beliebige Anzahl an Verbindungselementen 4 zur elektrischen und mechanischen Verbindung der Leiterplatten 2, 3 vorgesehen sein. Das Verbindungselement 4 kann insbesondere eine elektrische Schaltung 2.1 der ersten Leiterplatte 2 mit einer elektrischen Schaltung 3.1 der zweiten Leiterplatte 3.2 verbinden, insbesondere zur Übertragung von hochbitratigen Signalen zwischen den elektrischen Schaltungen 2.1, 3.1.
  • Grundsätzlich eignen sich das Verbindungselement 4 und die erfindungsgemäße Baugruppenverbindung 22 zur mechanischen und elektrischen Verbindung zwischen beliebigen elektrischen Baugruppen, insbesondere einer ersten elektrischen Baugruppe und einer zweiten elektrischen Baugruppe. Zur Veranschaulichung ist im Ausführungsbeispiel allerdings nur die Anwendung des Verbindungselements 4 bezogen auf die Verbindung zweier Leiterplatten 2, 3 beschrieben; d. h. eine konkrete Ausführungsvariante, bei der die erste elektrische Baugruppe als erste Leiterplatte 3 und die zweite elektrische Baugruppe als zweite Leiterplatte 4 ausgebildet ist. Dies ist jedoch nicht einschränkend für die Erfindung zu verstehen.
  • Das Verbindungselement 4 umfasst ein vorzugsweise starres, rohrförmiges Außengehäuse 5 aus einem elektrisch leitfähigen Material. In dem Außengehäuse 5 kann einer oder können mehrere Innenleiter 7 geführt werden. Ferner kann ein Dielektrikum 8 oder können mehrere Dielektrika vorgesehen sein. Rein beispielhaft ist in dem Ausführungsbeispiel ein in dem Außengehäuse 5 entlang einer Längsachse L des Außengehäuses 5 bzw. des Verbindungselements 4 geführtes elektrisches Kabel 6 vorgesehen.
  • Das elektrisch leitfähige Material des Außengehäuses 5 kann vorzugsweise nichtmagnetisch sein, insbesondere aus einem nichtmagnetischen Material bestehen. Vorzugsweise wird Messing verwendet.
  • Das elektrische Kabel 6 weist wenigstens einen Innenleiter 7, im Ausführungsbeispiel genau einen Innenleiter 7, und ein den Innenleiter 7 umhüllendes Dielektrikum 8 auf. Bei dem in den Ausführungsbeispielen dargestellten elektrischen Kabel 6 handelt es sich um ein konzentrisch ausgebildetes elektrisches Kabel 6, das aus genau einem Innenleiter 7 und einem einen Kabelmantel ausbildenden Dielektrikum 8 besteht. Grundsätzlich kann aber auch vorgesehen sein, dass das elektrische Kabel 6 mehrere Innenleiter 7, beispielsweise wenigstens ein Innenleiterpaar, aufweist, das vorzugsweise zur differenziellen Signalübertragung vorgesehen ist.
  • Das Außengehäuse 5 des Verbindungselements 4 dient als Außenleiter des Verbindungselements 4. Das Verbindungselement 4 weist an jedem seiner Enden 4.1, 4.2 einen Steckverbinder 9.1, 9.2 zur Verbindung mit einem jeweiligen Gegensteckverbinder 10.1, 10.2 der jeweiligen Leiterplatte 2, 3 auf. Dadurch wird auch der Innenleiter 7 mit dem jeweiligen Gegensteckverbinder 10.1, 10.2 verbunden. Die Steckverbinder 9.1, 9.2 des Verbindungselements 4 sind, wie im Ausführungsbeispiel dargestellt, vorzugsweise rund ausgebildet.
  • Im Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Steckverbinder 9.1, 9.2 dadurch ausgebildet werden, dass das Außengehäuse 5 an dessen Enden aufgeweitet ist bzw. einen vergrößerten Durchmesser aufweist.
  • Zumindest einer der Steckverbinder 9.1, 9.2 kann allerdings auch entfallen. Das Verbindungselement 4 kann dann ggf. auch unmittelbar in die Leiterplatten 2, 3 eingesteckt oder unter Verwendung einer beliebigen, geeigneten Verbindungstechnik, z. B. Löten oder Crimpen, mit den Leiterplatten 2, 3 verbunden sein.
  • Es kann im Rahmen der Herstellung des Verbindungselements 4 vorgesehen sein, dass wenigstens ein Abschnitt A, im Ausführungsbeispiel genau ein Abschnitt A, des Außengehäuses 5 entlang der Längsachse L derart umgeformt ist, dass das elektrische Kabel 6 in dem Außengehäuse 5 fixiert ist. Der Abschnitt A kann sich dabei zumindest entlang 50% der Gesamtlänge des Außengehäuses 5 erstrecken, vorzugsweise jedoch entlang 75% der Gesamtlänge des Außengehäuses 5, besonders bevorzugt zumindest entlang 90% der Gesamtlänge des Außengehäuses 5 und ganz besonders bevorzugt vollständig zwischen den Steckverbindern 9.1, 9.2 des Außengehäuses 5 erstrecken, wie im Ausführungsbeispiel vorgesehen. Insbesondere wenn einer der Steckverbinder 9.1, 9.2 entfällt, kann sich der Abschnitt A auch vollständig über die Gesamtlänge des Verbindungselements 4 erstrecken.
  • Grundsätzlich kann allerdings auch ein Umformen eines oder mehrerer Abschnitte des Außengehäuses 5 in der Art von Kerben vorgesehen sein, um das elektrische Kabel 6 in dem Außengehäuse 5 zu fixieren. Dies ist im Hinblick auf die dann verschlechterten elektrischen Eigenschaften jedoch nicht bevorzugt. Ein Umformen des Außengehäuses 5 ist im Rahmen der Erfindung allerdings grundsätzlich nicht erforderlich.
  • Zur weiteren Verdeutlichung zeigt Figur 2 eine isometrische Darstellung des Außengehäuses 5 des Verbindungselements 4 mit einer grafischen Hervorhebung des Querschnitts Q des umgeformten Abschnitts A des Außengehäuses 5. Der nach dem umformen resultierende Querschnitt Q ist ferner in Figur 4 dargestellt.
  • Es kann ein rohrförmiges Außengehäuse 5 aus einem runden, metallischen Rohling vorgesehen sein, wobei das Außengehäuse 5 vorzugsweise aus dem metallischen Rohling tiefgezogen, fließgepresst oder gedreht wird. Vorzugsweise wird der wenigstens eine Abschnitt A des Außengehäuses 5 anschließend derart umgeformt, dass der Querschnitt Q des Außengehäuses 5 in dem umgeformten Abschnitt A nicht mehr rund ist bzw. der Umfang nicht mehr kreisförmig verläuft (vgl. Figur 2 und Figur 4). Vorzugsweise ist der wenigstens eine Abschnitt des Außengehäuses 5 derart umgeformt, dass der Querschnitt Q des Außengehäuses 5 in dem umgeformten Abschnitt A einer Gleichdicke folgt, im Ausführungsbeispiel einem Reuleaux-Dreieck.
  • Hinsichtlich eines vorteilhaften Herstellungsverfahrens des Verbindungselements 4 kann vorgesehen sein, dass das elektrische Kabel 6, das den wenigstens einen Innenleiter 7 und das Dielektrikum 8 aufweist, entlang der Längsachse L in das Außengehäuse 5 eingeschoben wird, vorzugsweise mit ausreichendem Pressspiel, wonach der wenigstens eine Abschnitt A des Außengehäuses 5 entlang der Längsachse L derart umgeformt wird, dass das elektrische Kabel 6 in dem Außengehäuse 5 fixiert ist.
  • Das Umformen des Abschnitts A des Außengehäuses 5 kann dabei beispielsweise durch Prägen und/oder Walzen (axial oder radial) erfolgen. Vorzugsweise erfolgt die Umformung durch Prägen. Die Figuren 3 und 4 zeigen zur weiteren Verdeutlichung den Querschnitt Q des Verbindungselements 4 vor dem Prägevorgang (Figur 3) und nach dem Prägevorgang (Figur 4).
  • Wie aus Figur 3 ersichtlich ist, ist der Außendurchmesser des elektrischen Kabels 6 für ein leichtes Einführen in das Außengehäuse 5 kleiner ausgebildet als der Innendurchmesser des Außengehäuses 5. Entsprechend ist ein Spiel zwischen dem Außengehäuse 5 und dem elektrischen Kabel 6 vorhanden.
  • Zur Fixierung des elektrischen Kabels 6 mittels eines vorteilhaften Prägevorgangs können zwei oder mehr Prägebacken 11 vorgesehen sein. Vorzugsweise sind drei Prägebacken 11 vorgesehen, wie im Ausführungsbeispiel dargestellt, insbesondere um den Abschnitt A derart umzuformen, dass der Querschnitt Q nach dem Umformen einer Gleichdicke, beispielsweise einem Reuleaux-Dreieck, folgt.
  • Die Prägefläche 12 der Prägebacken 11 kann dabei im Querschnitt in einem mittleren Bereich BM (vgl. Figur 4) dem Verlauf des Querschnitts Q des Außengehäuses 5 nach dem Prägen entsprechen. Zur Aufnahme von durch das Prägen verdrängtem Material des Außengehäuses 5 können die Außenbereiche BA (vgl. Figur 4) um den mittleren Bereich BM herum jeweils zurückversetzt sein.
  • Wie sich insbesondere der Figur 4 entnehmen lässt, ist im Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass das Außengehäuse 5 an drei gleichmäßig entlang des Umfangs verteilten Umfangsabschnitten radial derart eingepresst bzw. eingeprägt oder gewalzt wird, dass die drei auf Abstand zueinander angeordneten Umfangsabschnitte mit einem gleichen und konstanten Radius und gleichen Bogenlängen ausgebildet werden. Es handelt sich hierbei um die Umfangsabschnitte des Außengehäuses 5, die durch den mittleren Bereich BM gebildet werden. Zwischen jeweils zwei dieser Umfangsabschnitte befindet sich ein Ausgleichsabschnitt, welcher von den eingepressten bzw. eingeprägten oder gewalzten Umfangsabschnitten verdrängtes Material aufnimmt. Die Ausgleichsabschnitte befinden sich innerhalb der Winkelabschnitte der Außenbereiche BA und werden von jeweils zwei angrenzenden Außenbereichen BA zweier aneinander angrenzender Prägebacken 11 gebildet.
  • Figur 5 zeigt eine erfindungsgemäße elektrische Steckverbindung 13 in perspektivischer Schnittdarstellung. Die Steckverbindung 13 weist ein Verbindungselement 4 mit einem an einem ersten Ende 4.1 angeordneten, ersten elektrischen Steckverbinder 9.1 und einen ersten Gegensteckverbinder 10.1 einer ersten elektrischen Baugruppe, vorliegend beispielhaft abermals die erste Leiterplatte 2, auf.
  • Der erste Gegensteckverbinder 10.1 weist Kontaktfedern 14 und der erste Steckverbinder 9.1 ein mit dem Außengehäuse 5 des Verbindungselements 4 einteilig ausgebildetes elektrisch leitfähiges Außengehäuse mit einem ersten, ringförmig umlaufenden Kontaktbereich 15 auf. Die Kontaktfedern 14 wirken über den ersten Kontaktbereich 15 auf das Außengehäuse 4 ein, um eine elektrische Kontaktierung und eine mechanische Verbindung zwischen dem ersten Steckverbinder 9.1 und dem ersten Gegensteckverbinder 10.1 herzustellen.
  • Es ist vorgesehen, dass sich der Außendurchmesser des ersten Kontaktbereichs 15 in Richtung auf das erste Ende 4.1 des Verbindungselements 4 erweitert.
  • Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Kontaktfedern 14 derart gestaltet sind, dass diese über einen zweiten, ringförmig umlaufenden Kontaktbereich 23 des Außengehäuses 5, der zu dem ersten Kontaktbereich 15 entlang der Längsachse L des Verbindungselements 4 axial versetzt ist, auf das Außengehäuse 5 einwirken. Diese Variante ist lediglich exemplarisch in Figur 14 dargestellt. Der zweite Kontaktbereich 23 und der erste Kontaktbereich 15 können auch ineinander übergehen. Der erste Kontaktbereich 15 und der zweite Kontaktbereich 23 können jeweils eine axiale Erstreckung aufweisen, die dem zu erwartenden Bereich entspricht, in dem die Kontaktfedern 14 auf den ersten Steckverbinder 9.1 einzuwirken vermögen - gegebenenfalls auch unter Berücksichtigung von Toleranzen und mechanischer Belastung der Steckverbindung 13.
  • Die Kontaktfedern 14, der erste Kontaktbereich 15 und/oder der zweite Kontaktbereich 23 sind ausgebildet, dass die Kontaktfedern 14 eine radiale Kraftkomponente und eine axiale Kraftkomponente auf das Außengehäuse 5 aufbringen derart, dass sich der erste Steckverbinder 9.1 zu dem ersten Gegensteckverbinder 10.1 vorzugsweise koaxial ausrichtet. Das Prinzip ist in den Figuren 6 bis 8 dargestellt.
  • In Figur 6 sind der erste Steckverbinder 9.1 und der erste Gegensteckverbinder 10.1 in einem nicht zusammengesteckten Zustand gezeigt. Figur 7 zeigt einen Zustand, in dem der erste Steckverbinder 9.1 und der erste Gegensteckverbinder 10.1 von beispielsweise einem Monteur bereits zusammengesteckt wurden, das Verbindungselement 4 bzw. dessen Längsachse L zu der Längsachse LG des ersten Gegensteckverbinders 10.1 allerdings noch verkippt ist. Erfindungsgemäß kann aufgrund der radialen und axialen Kraftkomponente der Kontaktfedern 14 eine Selbstzentrierung des Verbindungselements 4 bzw. des ersten Steckverbinders 9.1 in dem ersten Gegensteckverbinder 10.1 bereitgestellt werden, was vorzugsweise zu einer koaxialen Ausrichtung führen kann, wie in Figur 8 dargestellt.
  • Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass der erste Gegensteckerbinder 10.1 ein Gegensteckverbindergehäuse 16 mit einem trichterförmigen Einführbereich 17 für den ersten Steckverbinder 9.1 aufweist. Der trichterförmige Einführbereich 17 ist, wie beispielsweise in Figur 5 erkennbar, durch einen in den ersten Steckverbinder 9.1 hineinragenden Kragen 18 ausgebildet, der gleichzeitig als Anlage für die Kontaktfedern 14 ausgebildet ist, um die Kontaktfedern 14 mechanisch vorzuspannen.
  • Figur 9 zeigt eine vergrößerte Schnittdarstellung des Einführbereichs 17 des ersten Gegensteckverbinders 10.1. Insbesondere die Vorspannung der Kontaktfedern 14 durch den mittels des Kragens 18 des Gegensteckverbindergehäuses 16 gebildeten Anschlag für die Kontaktfedern 14 ist in Figur 9 gut erkennbar.
  • Grundsätzlich kann eine Vorspannung der Kontaktfedern 14 in dem ersten Gegensteckverbinder 10.1 allerdings auch auf andere Art und Weise erfolgen oder auch unterbleiben.
  • Es kann ferner von Vorteil sein, die Elastizität der Kontaktfedern 14 durch eine entsprechende Wahl des Materials der Kontaktfedern 14 oder eine entsprechende Geometrie der Kontaktfedern 14 zu erhöhen. Eine beispielhafte Geometrie zur Erzielung einer hohen Kontaktfederelastizität ist in Figur 10 dargestellt.
  • Im Ausführungsbeispiel erweitert sich der Außendurchmesser des ersten Kontaktbereichs 15 in Richtung auf das erste Ende 4.1 des Verbindungselements 4 konisch und im Wesentlichen linear. Grundsätzlich kann sich der Außendurchmesser des ersten Kontaktbereichs 15 allerdings gemäß einer beliebigen Kurve erweitern, beispielsweise konvex oder konkav erweitern.
  • Wie in den Ausführungsbeispielen dargestellt ist, weist der erste Gegensteckverbinder 10.1 ein Isolierteil 19 auf, das bei einem Zusammenstecken des ersten Steckverbinders 9.1 mit dem ersten Gegensteckverbinder 10.1 zumindest teilweise in das Außengehäuse 5 des ersten Steckverbinders 9.1 eindringt. Das Isolierteil 19 weist ferner einen in Richtung auf das Außengehäuse 5 weisenden Kragen 20 auf, um das Außengehäuse 5 in dem ersten Gegensteckverbinder 10.1 zu zentrieren, insbesondere um einen Achsversatz auszugleichen. Ferner bildet das Isolierteil 19 einen axialen Endanschlag 21 für den ersten Steckverbinder 9.1 in dem ersten Gegensteckverbinder 10.1 aus, gegen den das Verbindungselement 4 angepresst werden kann, was die Selbstzentrierung weiter unterstützt.
  • Die Figur 12 zeigt eine Baugruppenverbindung 22 zur Verbindung einer ersten elektrischen Baugruppe (im Ausführungsbeispiel die erste Leiterplatte 2) und einer zweiten elektrischen Baugruppe (im Ausführungsbeispiel die zweite Leiterplatte 3), aufweisend ein Verbindungselement 4 mit einem an einem ersten Ende 4.1 angeordneten, ersten elektrischen Steckverbinder 9.1 und einem an einem zweiten Ende 4.2 angeordneten, zweiten elektrischen Steckverbinder 9.2 sowie einen ersten Gegensteckverbinder 10.1 und einen zweiten Gegensteckverbinder 10.2. Die Gegensteckverbinder 10.1, 10.2 sind zur Verbindung mit den Steckverbindern 9.1, 9.2 des Verbindungselements 4 und zur Verbindung mit jeweils einer elektrischen Baugruppe bzw. Leiterplatte 2, 3 ausgebildet. Der erste Gegensteckverbinder 10.1 weist beispielsweise die in den Figuren 5 bis 9 dargestellten Kontaktfedern 14 und der erste Steckverbinder 9.1 ein elektrisch leitfähiges Außengehäuse 5 mit einem ersten, ringförmig umlaufenden Kontaktbereich 15 auf. Die Kontaktfedern 14 wirken über den ersten Kontaktbereich 15 auf das Außengehäuse 5 ein, um eine elektrische Kontaktierung und eine mechanische Verbindung, beispielsweise auch eine Arretierung, zwischen dem ersten Steckverbinder 9.1 und dem ersten Gegensteckverbinder 10.1 herzustellen.
  • Erfindungsgemäß kann für die dargestellte Baugruppenverbindung 22 eine Selbstzentrierung bereitgestellt werden. Hierdurch kann sich der Außendurchmesser des ersten Kontaktbereichs 15 in Richtung auf das erste Ende 4.1 des Verbindungselements 4 erweitern und/oder können die Kontaktfedern 14 derart gestaltet sein, dass diese über einen zweiten, ringförmig umlaufenden Kontaktbereich 23 (vgl. Figur 14) des Außengehäuses 5, der zu dem ersten Kontaktbereich 15 entlang der Längsachse L des Verbindungselements 4 axial versetzt ist, auf das Außengehäuse 5 einwirken.
  • Das Prinzip der Selbstzentrierung ist bei einem Vergleich der Figuren 11 und 12 gut erkennbar. In Figur 11, die eine Baugruppenverbindung 22 gemäß dem Stand der Technik in einen Zustand nach dem Zusammenstecken des ersten Steckverbinders 9.1 und des ersten Gegensteckverbinders 10.1 zeigt, ist die Längsachse L des Verbindungselements 4 des Standes der Technik zu der Längsachse LG des ersten Gegensteckverbinders 10.1 des Standes der Technik noch verkippt. In Figur 12 ist hingegen eine koaxiale Ausrichtung des Verbindungselements 4 bzw. des ersten Steckverbinders 9.1 zu dem ersten Gegensteckverbinders 10.1 dargestellt, nachdem sich das Verbindungselement 4 erfindungsgemäß selbstzentriert hat. Die koaxiale Ausrichtung des ersten Steckverbinders 9.1 in dem ersten Gegensteckverbinder 10.1 führt im Ausführungsbeispiel zu einer parallelen Ausrichtung der Längsachse L des Verbindungselements 4 zu der Längsachse des zweiten Gegensteckverbinders 10.2.
  • Ein besonderer Vorteil der Selbstzentrierung kann darin bestehen, dass sich der Einführbereich 17 der Gegensteckverbinder 10.1, 10.2 im Vergleich zum Stand der Technik verkleinern lässt. Um dies zu verdeutlichen ist in den Figuren 11 bis 13 ein paralleler Versatz der Längsachse LG des ersten Gegensteckverbinders 10.1 und der Längsachse des zweiten Gegensteckverbinders 10.2 bzw. 10.2' dargestellt. Ein derartiger Versatz kann sich beispielsweise durch eine nicht ideale Ausrichtung der Leiterplatten 2, 3 zueinander ergeben. Um den Versatz zu kompensieren und ein unkompliziertes, vorzugsweise blindes Zusammenstecken der Steckverbinder 9.1, 9.2 mit den Gegensteckverbindern 10.1, 10.2, 10.2' zu ermöglichen, ist der Einführbereich 17, 17' der Gegensteckverbinder 10.1, 10.2, 10.2' entsprechend groß zu dimensionieren, was den Durchmesser des gesamten Gegensteckverbinders 10.1, 10.2, 10.2' insgesamt vergrößert. Eine Schräglage des Verbindungselements 4 in dem ersten Gegensteckverbinder 10.1 kann diese Problematik noch erhöhen, was bei einem Vergleich der Figuren 11 und 12 gut erkennbar ist. Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausrichtung des Verbindungselements 4 in dem ersten Gegensteckverbinder 10.1 kann der Einführbereich 17 des zweiten Gegensteckverbinders 10.2 deutlich zu dem Einführbereich 17' des zweiten Gegensteckverbinders 10.2' des Standes der Technik verkleinert sein.
  • Figur 13 zeigt eine vollständig gesteckte Baugruppenverbindung 22 gemäß der vorliegenden Erfindung. Zur Kompensierung des seitlichen Versatzes der Längsachse L des Verbindungselements 4 und der Längsachse des zweiten Gegensteckverbinders 10.2 befindet sich das Verbindungselement 4 im vollständig gesteckten Zustand wieder in leichter Schräglage, was in der Regel jedoch unproblematisch ist.
  • Wie insbesondere anhand der Figuren 1, 2, 12 und 13 erkennbar ist, ist der zweite Steckverbinder 9.2 der Baugruppenverbindung 22 abweichend von dem ersten Steckverbinder 9.1 ausgebildet. Im Ausführungsbeispiel weist der erste Steckverbinder 9.1 den ersten, ringförmig umlaufenden Kontaktbereich 15 auf, dessen Außendurchmesser sich auf das erste Ende 4.1 des Verbindungselements 4 hin erweitert. Hingegen weist der zweite Steckverbinder 9.2 einen ersten, ringförmig umlaufenden Kontaktbereich auf, der entlang der Längsachse L des Verbindungselements 4 zylindrisch und somit mit konstantem Außendurchmesser verläuft.
  • Grundsätzlich kann allerdings auch vorgesehen sein, dass der erste Steckverbinder 9.1 und der zweite Steckverbinder 9.2 ähnlich oder identisch ausgebildet sind.

Claims (16)

  1. Elektrische Steckverbindung (13), aufweisend ein Verbindungselement (4) mit einem an einem ersten Ende (4.1) angeordneten, ersten elektrischen Steckverbinder (9.1) und aufweisend einen ersten elektrischen Gegensteckverbinder (10.1), wobei der erste Gegensteckverbinder (10.1) Kontaktfedern (14) und der erste Steckverbinder (9.1) ein elektrisch leitfähiges Außengehäuse (5) mit einem ersten, zumindest teilringförmig umlaufenden Kontaktbereich (15) aufweist, und wobei die Kontaktfedern (14) über den ersten Kontaktbereich (15) auf das Außengehäuse (5) einwirken, um eine elektrische Kontaktierung und eine mechanische Verbindung zwischen dem ersten Steckverbinder (9.1) und dem ersten Gegensteckverbinder (10.2) herzustellen,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Kontaktfedern (14) derart auf den ersten Kontaktbereich (15) einwirken, dass das Außengehäuse (5) mit einer entlang einer Längsachse (LG) des ersten Gegensteckverbinders (10.1) wirkenden Axialkraft (FA) beaufschlagt ist, die das Außengehäuse (5) gegen einen axialen Endanschlag (21) des ersten Gegensteckverbinders (10.1) drückt und/oder dass die Kontaktfedern (14) derart gestaltet sind, dass diese auf den ersten Kontaktbereich (15) und auf einen zweiten, zumindest teilringförmig umlaufenden Kontaktbereich (23) des Außengehäuses (5), der zu dem ersten Kontaktbereich (15) entlang einer Längsachse (L) des Verbindungselements (4) axial versetzt ist, jeweils eine orthogonal zu der Längsachse (LG) des ersten Gegensteckverbinders (10.1) wirkende Radialkraft (FR) auf das Außengehäuse (5) aufbringen.
  2. Elektrische Steckverbindung (13) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    sich der Außendurchmesser des ersten Kontaktbereichs (15) in Richtung auf das erste Ende (4.1) des Verbindungselements (4) erweitert.
  3. Elektrische Steckverbindung (13) nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Kontaktfedern (14) derart gestaltet sind, dass diese über den zweiten Kontaktbereich (23) auf das Außengehäuse (5) einwirken.
  4. Elektrische Steckverbindung (13) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der erste Gegensteckverbinder (10.1) ein Gegensteckverbindergehäuse (16) mit einem trichterförmigen Einführbereich (17) für den ersten Steckverbinder (9.1) aufweist.
  5. Elektrische Steckverbindung (13) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Kontaktfedern (14) in dem ersten Gegensteckverbinder (10.1) mechanisch vorgespannt sind.
  6. Elektrische Steckverbindung (13) nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Gegensteckverbindergehäuse (16) einen in den ersten Gegensteckverbinder (10.1) hineinragenden Kragen (18) aufweist, der als Anlage für die Kontaktfedern (14) ausgebildet ist, um die Kontaktfedern (14) mechanisch vorzuspannen.
  7. Elektrische Steckverbindung (13) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    sich der Außendurchmesser des ersten Kontaktbereichs (15) in Richtung auf das erste Ende (4.1) des Verbindungselements (4) konisch, insbesondere linear, konvex oder konkav erweitert.
  8. Elektrische Steckverbindung (13) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der erste Gegensteckverbinder (10.1) ein Isolierteil (19) aufweist, das bei einem Zusammenstecken des ersten Steckverbinders (9.1) mit dem ersten Gegensteckverbinder (10.1) zumindest teilweise in das Außengehäuse (5) des ersten Steckverbinders (9.1) eindringt.
  9. Elektrische Steckverbindung (13) nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Isolierteil (19) einen in Richtung auf das Außengehäuse (5) weisenden Kragen (20) ausbildet, um das Außengehäuse (5) in dem ersten Gegensteckverbinder (10.1) zu zentrieren.
  10. Elektrische Steckverbindung (13) nach Anspruch 8 oder 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Isolierteil (19) den axialen Endanschlag (21) für den ersten Steckverbinder (9.1) in dem ersten Gegensteckverbinder (10.1) ausbildet.
  11. Gegensteckverbinder (10.1) für eine elektrische Steckverbindung (13) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10.
  12. Verbindungselement (4) für eine elektrische Steckverbindung (13) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10.
  13. Verbindungselement (4) nach Anspruch 12 zur Verbindung einer ersten elektrischen Baugruppe (2) mit einer zweiten elektrischen Baugruppe (3), umfassend ein starres, rohrförmiges Außengehäuse (5) aus einem elektrisch leitfähigen Material und ein in dem Außengehäuse (5) entlang einer Längsachse (L) des Außengehäuses (5) geführtes elektrisches Kabel (6), wobei das elektrische Kabel (6) wenigstens einen Innenleiter (7) und ein den wenigstens einen Innenleiter (7) umhüllendes Dielektrikum (8) aufweist, und wobei wenigstens ein Abschnitt (A) des Außengehäuses (5) entlang der Längsachse (L) derart umgeformt ist, dass das elektrische Kabel (6) in dem Außengehäuse (5) fixiert ist.
  14. Baugruppenverbindung (22) zur Verbindung einer ersten elektrischen Baugruppe (2) und einer zweiten elektrischen Baugruppe (3), aufweisend ein Verbindungselement (4) mit einem an einem ersten Ende (4.1) angeordneten, ersten elektrischen Steckverbinder (9.1) und einem an einem zweiten Ende (4.2) angeordneten, zweiten elektrischen Steckverbinder (9.2) sowie einen ersten elektrischen Gegensteckverbinder (10.1) und einen zweiten elektrischen Gegensteckverbinder (10.2), wobei die Gegensteckverbinder (10.1, 10.2) zur Verbindung mit den Steckverbindern (9.1, 9.2) des Verbindungselements (4) und zur Verbindung mit jeweils einer elektrischen Baugruppe (2, 3) ausgebildet sind, wobei der erste Gegensteckverbinder (10.1) Kontaktfedern (14) und der erste Steckverbinder (9.1) ein elektrisch leitfähiges Außengehäuse (5) mit einem ersten, zumindest teilringförmig umlaufenden Kontaktbereich (15) aufweist, und wobei die Kontaktfedern (14) über den ersten Kontaktbereich (15) auf das Außengehäuse (5) einwirken, um eine elektrische Kontaktierung und eine mechanische Verbindung zwischen dem ersten Steckverbinder (9.1) und dem ersten Gegensteckverbinder (10.1) herzustellen,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Kontaktfedern (14) derart auf den ersten Kontaktbereich (15) einwirken, dass das Außengehäuse (5) mit einer entlang einer Längsachse (LG) des ersten Gegensteckverbinders (10.1) wirkenden Axialkraft (FA) beaufschlagt ist, die das Außengehäuse (5) gegen einen axialen Endanschlag (21) des ersten Gegensteckverbinders (10.1) drückt und/oder dass die Kontaktfedern (14) derart gestaltet sind, dass diese auf den ersten Kontaktbereich (15) und auf einen zweiten, zumindest teilringförmig umlaufenden Kontaktbereich (23) des Außengehäuses (5), der zu dem ersten Kontaktbereich (15) entlang einer Längsachse (L) des Verbindungselements (4) axial versetzt ist, jeweils eine orthogonal zu der Längsachse (LG) des ersten Gegensteckverbinders (10.1) wirkende Radialkraft (FR) auf das Außengehäuse (5) aufbringen.
  15. Baugruppenverbindung (22) nach Anspruch 14,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der zweite Steckverbinder (9.2) abweichend von dem ersten Steckverbinder (9.1) ausgebildet ist, vorzugsweise einen ersten, zumindest teilringförmig umlaufenden Kontaktbereich aufweist, der entlang der Längsachse (L) des Verbindungselements (4) zylindrisch verläuft.
  16. Leiterplattenanordnung (1), aufweisend wenigstens eine erste Leiterplatte (2) und eine zweite Leiterplatte (3), wobei die Leiterplatten (2, 3) in unterschiedlichen Ebenen parallel zueinander verlaufend angeordnet sind, und wobei zwischen den Leiterplatten (2, 3) wenigstens ein Verbindungselement (4) angeordnet ist, um die Leiterplatten (2, 3) elektrisch miteinander zu verbinden, wobei das Verbindungselement (4) ein elektrisch leitfähiges Außengehäuse (5) aufweist, und wobei zumindest eine der Leiterplatten (2, 3) einen ersten elektrischen Gegensteckverbinder (10.1) mit Kontaktfedern (14) aufweist, wobei die Kontaktfedern (14) über einen ersten, zumindest teilringförmig umlaufenden Kontaktbereich (15) eines an einem ersten Ende (4.1) des Verbindungselements (4) angeordneten, ersten elektrischen Steckverbinders (9.1) auf das Außengehäuse (5) einwirken, um eine elektrische Kontaktierung und eine mechanische Verbindung zwischen dem erste Steckverbinder (9.1) und dem ersten Gegensteckverbinder (10.1) herzustellen,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Kontaktfedern (14) derart auf den ersten Kontaktbereich (15) einwirken, dass das Außengehäuse (5) mit einer entlang einer Längsachse (LG) des ersten Gegensteckverbinders (10.1) wirkenden Axialkraft (FA) beaufschlagt ist, die das Außengehäuse (5) gegen einen axialen Endanschlag (21) des ersten Gegensteckverbinders (10.1) drückt und/oder dass die Kontaktfedern (14) derart gestaltet sind, dass diese auf den ersten Kontaktbereich (15) und auf einen zweiten, zumindest teilringförmig umlaufenden Kontaktbereich (23) des Außengehäuses (5), der zu dem ersten Kontaktbereich (15) entlang einer Längsachse (L) des Verbindungselements (4) axial versetzt ist, jeweils eine orthogonal zu der Längsachse (LG) des ersten Gegensteckverbinders (10.1) wirkende Radialkraft (FR) auf das Außengehäuse (5) aufbringen.
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